[发明专利]一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人

说明书

本发明提供了一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，包括：躯壳单元；鱼鳍单元，包括分别连接于主体躯板两侧的两个波动鳍组件；沉浮单元，位于外壳内且安装于主体躯板上方，沉浮单元包括重心调节机构和驱动重心调节机构运行的第一驱动装置；其中，波动鳍组件包括多个第二驱动装置、多根柔性杆和柔性骨架，多个第二驱动装置沿外壳的头端朝尾端的方向间隔安装，多根柔性杆分别与多个第二驱动装置连接。本发明借助波动鳍组件产生的推进力而进行运动，并通过沉浮单元控制本发明的沉浮，使得本发明具有运动效率高、机动性好、稳定性抗干扰能力强以及环境扰动性小等优点，能够在低速状态下完成水下探测、水下拍摄等任务。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，涉及水下机器人，具体涉及一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人。

背景技术

地球总体表面有70％以上的面积被水域覆盖，而其中的很大一部分仍未被人类所了解并开发。故水下机器人的研制工作长期受到各国的重视，从而深入开展对水下机器人基础理论和关键技术的研究具有非常重要的实际意义和应用价值。

仿生学作为科研领域的一门重要学科，其目的旨在学习模仿生物体结构与运动过程，进而获得该生物机构学或动力学的优点，设计出和该生物具有相似特点的仿生机械结构。其中，因鱼类在海洋，水域内部独一无二的适应性，使得鱼类仿生机器人逐渐成为水下仿生机器人中的一个重要组成部分。通过对鱼类仿生学的研究，模拟其在上百万年中进化而成的特殊结构，从而设计出具有水下适应性的机器人，进而便于完成水下任务。

现有市面上的水下机器人主要分为定点式声呐雷达类机器人和BCF(Body and/orCaudal Fin propulsion)推进模式类鱼型机器人两种。在实际工作中，定点式声呐雷达类机器人主要依靠超声波进行探测工作，而超声波探测会严重降低多种鱼类捕食的成功率，还会影响鱼类的繁殖率，从而对海洋生态环境造成了破坏，使其的使用效果下降。

而BCF推进模式类鱼型机器人通过拨动或摆动部分身体和尾鳍的方式，利用涡流将水向身后推射，从而利用水的反作用力实现鱼体的向前运动，使得在在高速情况下具有较高的游动效率，且加速和起动性能良好。但是，BCF推进模式类鱼型机器人在低速情况下存在姿态调整、浮沉、转向方面灵敏度不高，响应缓慢等问题，具有局限性。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人。

本发明提供了一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，具有这样的特征包括：躯壳单元，包括外壳和安装于外壳内的主体躯板；鱼鳍单元，包括分别连接于主体躯板两侧的两个波动鳍组件；沉浮单元，位于外壳内且安装于主体躯板的上方，沉浮单元包括重心调节机构和驱动重心调节机构运行的第一驱动装置；其中，波动鳍组件包括多个第二驱动装置、多根柔性杆和柔性骨架，多个第二驱动装置沿外壳的头端朝尾端的方向间隔安装，多个第二驱动装置的输出轴同轴或平行，多根柔性杆分别与多个第二驱动装置连接，柔性骨架的形状呈鳍型，套设于多根柔性杆上。

进一步地，多个第二驱动装置驱动对应的柔性杆进行不同步的往复摆动。

进一步地，柔性骨架包括多层柔性骨片，多层柔性骨片间隔地套设于多根柔性杆上。

进一步地，每根柔性杆与对应的第二驱动装置的输出轴垂直。

在本发明提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：波动鳍组件还包括安装板，安装板通过行星轮机构与主体躯板连接，安装板上安装有多个第二驱动装置。

在本发明提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：波动鳍组件和主体躯板的连接处设有防水柔性面材；波动鳍组件还包括套设于柔性骨架上的防水柔性套。

在本发明提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：鱼鳍单元还包括与外壳尾端连接的尾鳍。