[发明专利]一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统

说明书

本发明公开一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统，以气动肌肉模拟鱼的肌肉驱动多关节鱼的运动，具有完全模拟鱼运动的功能。所述的仿生鱼包括鱼头、气动肌肉连接板、尾鳍、脊柱、单关节气动肌肉、两关节气动肌肉、三关节气动肌肉···n‑1关节气动肌肉组成。鱼头与脊柱、气动肌肉连接板与脊柱之间可转动连接，气动肌肉两端分别与气动肌肉连接板可转动连接，单关节气动肌肉、两关节气动肌肉、三关节气动肌肉···n‑1关节气动肌肉分别同时连接单个关节、两个关节、三个关节···n‑1个关节，根据实际需要控制对各气动肌肉充放气，实现鱼不同速度的游动。本发明专利以气动肌肉驱动，具有结构紧凑、清洁、防爆性能好的特点，可用于水下和水面作业、教学演示、科学研究。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统。

背景技术

鱼在水中游动，主要由肌肉驱动鱼脊柱带动尾部的摆动完成的，为了解鱼游动中的影响因素和肌肉在鱼游动中的作用，中国专利201610718523.9、201610717838.1采用偏心轮与杆机构设计仿生鱼，中国专利201410358254.0、201610682541.6、201710232618.4、201611224006.2则采用电机串联驱动放生鱼，以上均为刚性元件组成的元件，不具备柔顺性。气动肌肉具有很好的柔顺性，中国专利201610398696.7采用多根气动肌肉并联组成并联机构作为放生鱼的单关节，之后串联多个气动肌肉并联的关节，并不能模拟鱼类实际的肌肉分布，中国专利20171035116.X采用气动肌肉驱动绳索设计仿生鱼，仅模拟了尾部肌肉的分布情况，各关节刚度一致不能随机调节各关节的刚度，并且其运动空间受到气动肌肉实际收缩量的限制。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统，本发明结构紧凑，干净、防爆等。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统，它包括鱼头、尾鳍以及连接在所述的鱼头和尾鳍之间的n个单关节气动肌肉层和n个脊柱，n≥4，相邻的气动肌肉层之间通过气动肌肉连接板连接，其中，鱼头、第一个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱一、第一层气动肌肉连接板、第二个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱二、第二层气动肌肉连接板、···、第n个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱n、第n层气动肌肉连接板依次可转动连接，第n层气动肌肉连接板与尾鳍固定连接，所述的脊柱布置在所述的单关节气动肌肉层的中间位置，所述的气动肌肉层中的气动肌肉沿鱼的长度方向为左右对称布置；

所述的仿生鱼系统还包括：

可转动连接在所述的鱼头1和第二层气动肌肉连接板之间、第一层气动肌肉连接板和第三层气动肌肉连接板、第二层气动肌肉连接板与第四次肌肉连接板之间···第n-2层气动肌肉连接板与第n层气动肌肉连接板之间的两关节气动肌肉层；

可转动连接在所述的鱼头和第三层气动肌肉连接板之间、第一层气动肌肉连接板和第四层气动肌肉连接板之间、···、第n-3层气动肌肉连接板与第n层气动肌肉连接板之间的三关节气动肌肉层；

以此类推，

可转动连接在所述的鱼头和第n-1层气动肌肉连接板之间的n-1关节气动肌肉层；

且所述的两关节气动肌肉层、三关节气动肌肉层，···，n-1关节气动肌肉层中的气动肌肉沿鱼的长度方向为左右对称布置。

进一步地，每个单关节气动肌肉层中的气动肌肉的数目不少于8个。

进一步地，所述的鱼头、尾鳍和气动肌肉连接板采用塑料制成。

进一步地，所述的气动肌肉采用多根并联乳胶管代替。

进一步地，所述的气动肌肉的内部注入水或油。

本发明的有益效果是：