[发明专利]一种液压驱动式并联仿生机器鱼及其工作方法

说明书

本发明公开了一种液压驱动式并联仿生机器鱼，包括鱼头模块，驱动器及控制模块，一级并联变形模块，二级并联变形模块，随动关节模块，鱼尾模块和柔性仿生鱼皮结构。本发明采用并联式液压驱动杆为仿生机器鱼提供多自由度转向功能，能够实现在复杂水文条件下的复杂运动控制。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿生机器鱼。

背景技术

“蓝色经济”越来越成为沿海地区经济发展的强心剂，大规模的水下资源开发探测、水文监测、水下旅游成为各地政府积极推动和发展的重要产业，为了适应复杂水文环境下的作业活动，研究和开发水下机器人成为极佳的选择，仿生机器鱼就是水下机器人的一个重要类别。采用传统螺旋桨推进器的水下机器人具有能耗高、噪音大、推进效率低等缺陷。

经过亿万年的自然进化，水生鱼类具有非凡的水下游动能力，通过身体姿态调整周围水流状态，以此获得推进力，对于涡流的精确控制使得鱼类游动速度快、推进效率高、机动性好。模仿鱼类的游动推进模式，本发明提出了一种液压驱动式多级并联机器鱼及其运动方法。

发明内容

本发明模仿鱼类的游动推进模式，本发明提出了一种液压驱动式多级并联机器鱼及其运动方法，本发明采用的具体技术方案是：

一种液压驱动式并联仿生机器鱼， 包括鱼头模块、驱动器及控制模块、一级并联变形模块，二级并联变形模块，随动关节模块，鱼尾模块和柔性仿生鱼皮结构；

鱼头模块通过螺栓固定在驱动器及控制模块外壳上，驱动器及控制模块与一级并联变形模块连接，一级并联变形模块与二级并联变形模块连接，二级并联变形模块与随动关节模块连接，随动关节模块与鱼尾模块连接；

上述鱼头模块内布置有陀螺仪装置，可以实现对仿生机器鱼运动方向的检测；

上述驱动器及控制模块包括驱动器外壳，控制器，液压泵，控制器及液压泵安装在驱动器外壳内支架上；

上述驱动器外壳前端开有螺栓孔，鱼头模块通过螺栓连接与驱动器外壳连接，上述驱动器外壳后端面边缘规则布置有多个主动液压杆球头座，后端面中心布置有一个被动推杆球头座；

上述一级并联变形模块包括一级连接座，多组一级主动液压杆和一组一级被动推杆；一级连接座两侧均布置有多组一级主动液压杆球头座和一组一级被动推杆球头座；一级主动液压杆一端与主动液压杆球头座连接，另一端与一级主动液压杆球头座连接，一级被动推杆一端与被动推杆球头座连接，另一端与一级被动推杆球头座连接；一级连接座一级连接座端面有开口，液压管道通过开口将液压泵压力传递给二级并联并行模块；

上述二级并联变形模块包括二级连接座，多组二级主动液压杆和一组二级被动推杆；二级连接座一侧布置有多组二级主动液压杆球头座和一组二级被动推杆球头座；二级主动液压杆一端与一级主动液压杆球头座连接，另一端与二级主动液压杆球头座连接，二级被动推杆一端与一级被动推杆球头座连接，另一端与二级被动推杆球头座连接；

上述随动关节模块包括一级随动关节连接座，二级随动关节连接座，三级随动关节连接座和鱼尾连接器，各随动关节连接座通过螺栓固定连接；鱼尾模块通过螺栓固定在鱼尾连接器上。

一种液压驱动式多级并联机器鱼及其运动方法，其特征还在于：上述驱动器外壳外侧开有左右对称分布的排流孔，排流孔与液压泵通过管道连接，排流孔内壁面装有电子液压控制阀，可以根据机器鱼姿态通过电子液压控制阀控制排流孔排出水流压力，从而调整机器鱼姿态。

进一步的，上述仿生机器鱼的具体控制方法为，

S1，控制器2-2根据陀螺仪检测到的当前运动状态生成平衡鱼身的控制策略，并转化为电子液压控制阀2-1-5的控制信号，稳定鱼身；