[发明专利]一种仿箱鲀科自主机器鱼

说明书

技术领域

本发明属于水下仿生机器鱼技术领域，尤其涉及一种可实现沉浮运动的仿箱鲀科自主机器鱼。

背景技术

随着人们对于海洋资源开发进程逐步加快，引起人们探索海洋的无限兴趣。虽然传统的水下运载工具已经为人们探索海洋带来极大的便利，但现有的技术远不能满足迫切的需求，一种具备推进效率高、阻力小、机动性高等特点的新型水下运载工具---机器鱼应运而生。机器鱼具有良好的启动性能，具备直游、倒游、转弯、制动、悬停、潜浮等运动，同时游动噪音小、环境干扰力小等优点。

目前国内外对研究机器鱼的研究主要集中在水面的游动机理，而对于水下研究则相对较少，实现机器鱼的三维运动是实现机器鱼水下灵活运动的前提。现有的实现机器鱼潜入水下的方法主要有：吸排水法、重心调节法、胸鳍和尾鳍高速摆动法。在专利CN101322878A中在鱼体前端和中心轴线交界位置设有一垂直通道，上端位置固定有一直流电机，电机输出轴连接螺旋桨实现机器鱼的沉浮，该方法仅能实现机器鱼瞬间快速潜入水下而不能实现机器鱼低速情况的水下运动，并且由于螺旋桨安装在圆形通道内部，极大的影响了螺旋桨的推进效率。在专利CN101348165A中在鱼头部位置安装有重心调节机构，通过重块位置的变化实现机器鱼头部倾角的变化，结合胸尾鳍的配合快速潜入水下，但鱼尾部占用空间较大且只适用于机器鱼运动速度不为零的情况下的运动，采用的线性位置传感器不能很好的记录重块移动的距离，很难形成闭环回路。鉴于上述不足之处，本发明为一种仿箱鲀科自主机器鱼，通过吸排水和重心调节法相结合的技术方案，实现机器鱼水下直游、水下垂直面转弯、下潜、上浮等多种游动模式。

仿箱鲀科机器鱼具有游动性能好、外形体积大、机动性能优等优点，该优点使得仿箱鲀机器鱼可以灵活的在水下运动、方便搭载更多的应用型传感器及其他机构，如，配重调心机构、机械臂机构、复杂的单关节尾鳍机构、高蓄能电源等。通过结合现代传感器技术、机械密封技术、现代智能控制技术等研究使得仿箱鲀科机器鱼的游动机理是未来仿生机器鱼研究的热点和趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服原有机构的缺陷并做出改进，鉴于鱼类的游动机理及现实应用需要，为机器鱼实现水下复杂运动高效的推进能力提供一种仿箱鲀科自主机器鱼。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种仿箱鲀科自主机器鱼，包括上壳体、下壳体、尾鳍和胸鳍，所述上壳体分为上壳体上盖和上壳体连接件，上壳体连接件与下壳体连接，胸鳍与壳体连接处设有密封连接件。

还包括重心调节机构，重心调节机构包括机构支架、配重块、动力源电机和动力源电机支架，所述动力源电机通过弹性联轴器与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠与配重块上的滚珠丝杠螺母螺纹连接，配重块上设有直线轴承，直线轴承与光轴连接。

所述滚珠丝杠两端设有深沟球轴承；所述机构支架上设有限位开关和编码器，编码器与滚珠丝杠连接。

所述尾鳍通过尾鳍摆动架连接固定板，固定板上设有尾鳍电机支架和双输出轴电机，尾鳍电机支架的下固定板上设有双输出轴电机，双输出轴电机分别通过联轴器与尾鳍摆动架连接。

所述尾鳍摆动架上设有密封组件。

所述下壳体分隔为配重块安放区、胸鳍固定区、底板安放区和壳体连接区。

所述底板安放区上设有底板，底板上设有浮力调节机构，浮力调节机构包括水囊、动力泵、进出水口，水囊通过动力泵与进出水口连通；底板上设有配重块隔离槽，配重块隔离槽内设有重心调节机构。

所述底板上设有安全吊装环。

所述下壳体通过支架连接胸鳍驱动机构，胸鳍驱动机构包括主动力电机、齿轮组、舵机、摆动架和柔性蒙皮；所述齿轮组分为主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮固定在齿轮固定板，主动力电机的传动轴设在主传动轴支架上，传动轴与摆动架连接，摆动架与轴承组连接，轴承组分为关节轴承、第一轴承、第二轴承和第三轴承。

所述第一轴承设在传动轴上，传动轴与舵机托架和转动舵机连接，转动舵机通过舵机固定板与摆动架连接，摆动架与连接套筒连接，连接套筒与滑动杆一端连接，滑动杆另一端连接胸鳍；所述滑动杆上设有第二轴承座和第三轴承座，第二轴承座上连接第二轴承，第二轴承内侧设有关节轴承；第三轴承座上设有第三轴承；所述第三轴承座两侧设有第三轴承端盖；第二轴承座上第二轴承端盖；鱼壳壳体与胸鳍之间设有柔性蒙皮，柔性蒙皮为仿鱼皮橡胶。