[发明专利]一种多驱动的高强度柔性仿生机器鱼

说明书

本发明涉及一种多驱动的高强度柔性仿生机器鱼，其包括鱼头转向结构、鱼身控制结构和鱼尾驱动结构；鱼头转向结构与鱼身控制结构的第一端连接，鱼身控制结构的第二端与鱼尾驱动结构连接；鱼尾驱动结构包括加强鱼骨、柔性连接柱、鱼尾关节、柔性鱼尾外皮和尾鳍，柔性鱼尾外皮的第一端与鱼身外壳的第二端连接，柔性鱼尾外皮的第二端与尾鳍活动连接。本发明中的鱼尾驱动结构，采用柔性拉绳和鱼尾关节的配合，使得系统输出功率更高；而且鱼尾驱动结构使得本装置在水中运动的更加灵活方便，轻快灵巧，而且本装置采用拉绳结构进行驱动，减轻了自重。本发明能用于复杂水域中的勘探工作，增强了对不同水域环境下的使用能力。

技术领域

本发明属于仿生机器人领域，特别涉及一种多驱动的高强度柔性仿生机器鱼。

背景技术：

仿生机器人是通过模拟大自然中动植物行为特点或生物原理后，将其优势发挥在所设计的机器本体。仿生机器人可以代替某些作业环境下人类难以亲身实现或高重复度的行为动作。且其用途广泛，在轻工业生产、生活家电机器、军事装备等行业领域均能看到仿生机器在发挥着重要作用。仿生机械结构的创新设计与驱动方式配合是研究的重点。

海洋中丰富的鱼类，为仿生机械提供了众多灵感。鱼类中，绝大多数的推进方式是摆动身体尾鳍，而胸鳍主要用于控制方向，这成为了各类水下推进器及仿生机器鱼推进方式的主要参考生物要素。流线型的结构与柔性的运动决定了仿生机器鱼研究中结构与控制的技术手段。目前仿生机器鱼关键结构在于推进方式的实现，且单一驱动下的机器人往往难以保证整体的仿生有效度。同时，如何实现柔性的运动成为了技术难点。面向复杂水域搜救、探测等工况需求，作为小型仿生机器人，其控制手段受构型影响，需要稳定输出功率，保证足够的强度，响应更快、更简便、更节能。因此，如何设计出能够克服复杂水域环境的高效驱动的柔性仿生机器鱼是本领域仍在探索的难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多驱动的高强度柔性仿生机器鱼，本装置通过设置鱼身控制结构和鱼尾驱动结构实现整体机身的摆动，同时鱼尾驱动结构中设置有柔性拉绳和鱼尾关节，通过鱼尾关节的设置克服了复杂水域中的暗流从而使得本装置能够在多种环境下的应用，采用柔性拉绳在减少了自重的同时，也能更加灵活的对鱼尾关节起到带动作用。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种多驱动的高强度柔性仿生机器鱼，其包括鱼头转向结构、鱼身控制结构和鱼尾驱动结构；所述鱼头转向结构与所述鱼身控制结构的第一端连接，所述鱼身控制结构的第二端与所述鱼尾驱动结构连接；

所述鱼头转向结构包括鱼头外壳、电子控制板、鱼头垂直骨架片、胸鳍、摆动气缸和鱼头水平骨架片；所述鱼头外壳的一端与所述鱼身控制结构的第一端连接，所述电子控制板、鱼头垂直骨架片、摆动气缸和鱼头水平骨架片均设置在所述鱼头外壳的内部；所述鱼身外壳包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳的一端与所述第二外壳的第一端连接；所述鱼头垂直骨架片的一侧与所述电子控制板连接，所述鱼头垂直骨架片设置在所述第一外壳与所述第二外壳连接处，所述胸鳍穿过所述第二外壳的侧壁后与所述摆动气缸的输出端连接，所述摆动气缸控制所述胸鳍的运动；所述鱼头水平骨架片设置在所述第二外壳的内部；