一种仿生弹涂机器鱼的制作方法

本发明涉及一种仿生机器鱼，具体是指一种仿生弹涂机器鱼。

背景技术：

近年来出于对海洋科研、资源探测日益增长的需求，海洋装备起到的作用在不断地提高，其中，水下机器人发挥了很大的功效。因此，出于发展的需要，水下机器人愈发得到人们的关注并成为研究的热点，特别是仿生机器人，因为其借鉴一些生物的非凡特性而能够开发出优越的性能，所以仿生机器研究人成为了水下机器人研究新的突破口。

传统的绝大多数机器人，特别是机器鱼，只能单一地在水里运动，不具备由陆到水和由水到陆的跨相运动的本领，这一方面造成了机器鱼的投放和回收的不便，不得不需要借助人力；另一方面，其难以在潮间带、滩涂和沼泽等浅水潮湿区域中进行作业，因为容易导致搁浅也无法工作，使作业范围受到很大的限制。

为了提升作业效果和作业范围，现有的机器鱼开始逐步配置有行走机构，以实现机器鱼的水陆两栖运动。现有的带有行走机构的机器鱼虽然实现了陆地行走，但是其所采用的行走机构主要包含至少四个以上的足部机构，行走时，需要通过驱动机构(舵机)间歇带动一对对角线上的两个足部同时运动，形成向前迈步的动作，将足部抬起；同时另外一对对角线上的足部带动身体向前运动，直至抬起足部落地，形成一组动作，四足交替完成一组动作实现机器人的向前行走。这样的机器鱼虽然实现了行走功能，但是其机构复杂程度高，导致机器鱼的制造难度大、成本高昂，并较大程度上增加了机器鱼在水中运动时的阻力；且为了确保机器鱼的行走不失衡，行走机构的四足间的动作频率要求快，导致行走机构的磨损率高，并大幅增加了行走机构运行时的耗电量，导致机器鱼的运用效果大打折扣。

最主要的是现有的机器鱼的行走机构大多只适用于平缓的陆面，但是潮间带、滩涂等区域一般呈缓坡状，且泥沙介质松软容易下陷的同时又无法提供足够的浮力，因此现有的带行走机构的机器鱼并不能很好的在水陆衔接处进行动作切换，大大降低了机器鱼的使用效果和作业范围。

针对上述相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案，因此，研发一款既能够有效简化结构，从而降低制造难度大和制造成本；且能够有效在行走不失衡的前提下，有效降低移动机构的动作频率，从而减轻磨损和降低耗电量；并能够有效于潮间带、滩涂和沼泽等浅水潮湿环境中进行快速灵活地运动，可以很好实现由陆到水和由水到陆的跨相运动的仿生弹涂机器鱼是本发明的研究目的。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的技术问题，本发明在于提供一种仿生弹涂机器鱼，该仿生弹涂机器鱼能够有效解决上述现有技术存在的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种仿生弹涂机器鱼，包括

鱼身机构；

爬行机构，装置于所述鱼身机构的前侧，所述爬行机构包含一组对称设置的l型胸鳍，所述l型胸鳍的宽度从上往下逐步递增设置，l型胸鳍分别由相应的双轴串联驱动机构进行驱动实现循环向外后侧刨动；

鱼尾机构，装置于所述鱼身机构的后侧，所述鱼尾机构由尾鳍舵机进行驱动实现循环摆动；

电源，用于为双轴串联驱动机构和尾鳍舵机进行供电；

控制装置，用于控制双轴串联驱动机构和尾鳍舵机的动作。

还包括防水舱，装置于鱼身机构的中部，所述电源和控制装置分别装置于所述防水舱内。

所述鱼身机构包含船型鱼身，所述船型鱼身的前端向下固接有至少一个腹鳍支撑件。

所述腹鳍支撑件为两个，腹鳍支撑件分别固接于所述船型鱼身的前端两侧，腹鳍支撑件呈弧型块状设置，为舭龙骨状结构。

所述船型鱼身上均匀分布设有多个相应的连通孔，且船型鱼身的中央设有安装槽，所述防水舱装置于所述安装槽内。

所述防水舱的外围卡紧连接有u型固定环，所述u型固定环的两侧分别固接到所述船型鱼身的两侧。

所述鱼尾机构是由尾鳍骨架和软质尾鳍构成，所述尾鳍骨架夹住所述软质尾鳍构成耦合尾鳍，所述尾鳍骨架的前端传动连接到所述尾鳍舵机的输出轴端。

所述l型胸鳍底端设置成坡面状，且l型胸鳍的表面有一层软质的硅胶涂层。

所述双轴串联驱动机构包含爬行臂前舵机和爬行臂后舵机，所述爬行臂后舵机纵向固定装置于所述船型鱼身的前侧上端，且爬行臂后舵机的输出轴端向前设置，所述爬行臂前舵机横向传动连接于所述爬行臂后舵机的输出轴端，且爬行臂前舵机的输出轴端向外设置，所述l型胸鳍的上端部传动连接于所述爬行臂前舵机的输出轴端。

所述爬行臂后舵机通过相应的凵型舵机固定底座固定装置于所述船型鱼身的前侧上端，所述爬行臂前舵机通过相应的凵型舵机固定件传动连接到所述爬行臂后舵机的输出轴端。

本发明的优点：

1)本发明以两栖动物弹涂鱼作为仿生对象，有效于鱼身机构的前侧设置有一组设置的l型胸鳍，通过双轴串联驱动机构驱动l型胸鳍循环向外后侧刨动，l型胸鳍1能够有效在刨动过程中，对松软的泥沙产生足够的抓地力，从而在反作用力下使鱼身机构呈爬行状态向前移动。本发明通过一组l型胸鳍和相应的双轴串联驱动机构对其进行驱动即可进行陆上移动，与传统的带有至少四足以上的行走机构的机器鱼相比，本发明的整体结构简易，可有效大幅降低制造难度大和制造成本。

2)本申请的l型胸鳍分别由相应的双轴串联驱动机构进行驱动实现循环向外后侧刨动，每刨动一次，鱼身机构前侧爬行一段行程，行程距离从l型胸鳍与地面接触并产生抓地力开始，至l型胸鳍离开地面为止。不仅单段爬行距离较远，且爬行过程极为稳定，能够有效在行走不失衡的前提下，有效降低双轴串联驱动机构的动作频率，从而减轻磨损和降低耗电量。

3)当需要由陆到水的运动时，通过双轴串联驱动机构带动l型胸鳍向外后侧刨动，在爬行状态下，将鱼身机构移动至水陆衔接处并向水中继续爬行，直至l型胸鳍向外后侧刨动时接触不到水底的陆面，尔后通过尾鳍舵机带动鱼尾机构摆动，推动鱼身机构游入水中；当需要由水到陆的运动时，尾鳍舵机带动鱼尾机构摆动，使鱼身机构游至l型胸鳍向外后侧刨动时可接触到水底的陆面，尔后通过双轴串联驱动机构带动l型胸鳍向外后侧刨动，使鱼身机构在爬行状态下爬出水面。从而确保本发明能够有效于潮间带、滩涂和沼泽等浅水潮湿环境中进行快速灵活地运动，并可以很好实现由陆到水和由水到陆的跨相运动，较大程度地扩宽了机器鱼运动和作业应用的地理环境，提高水下机器人的运动自主性。

4)本发明需要静止于陆上时，可将l型胸鳍定位在垂直竖立状态，以其底部较大的支撑面保持鱼身机构的左右重心平衡，并与鱼身机构配合形成足够的支撑力，保持鱼身机构在松软的介质中不会下陷；本发明需要于水中游动时，l型胸鳍可收拢至紧贴鱼身机构的位置以减小阻力，尔后通过尾鳍舵机带动鱼尾机构进行循环摆动，从而形成推力，有效使鱼身机构向前游动。从而有效确保本发明能够有效适用于各种状态下，有效进一步提升本发明的使用效果和实用性。

5)由于本发明的l型胸鳍的宽度是从上往下逐步递增设置，因此，在其收拢至紧贴鱼身机构时，l型胸鳍呈前窄后宽的固定于鱼身机构上，可有效进一步降低阻力，从而有效进一步提高本发明的使用效果和实用性。

6)本发明的船型鱼身前端向下固接有至少一个腹鳍支撑件，通过腹鳍支撑件的设置有效于船型鱼身的前端形成一道抬起支撑，使爬行过程中的船型鱼身能够随着l型胸鳍的动作而形成向前的抬升动作，既能够防止船型鱼身的底部产生过度磨损，且能够降低爬行时的阻力，使本发明能够更加顺畅地进行爬行动作。

7)本发明的船型鱼身上均匀分布设有多个相应的连通孔，在水中游动时，水通过船型鱼身的连通孔涌入鱼体，使得鱼体能够没入水中并悬浮，从而进一步提升本发明的使用效果和实用性。

8)本发明的鱼尾机构是由尾鳍骨架和软质尾鳍构成，尾鳍骨架夹住所述软质尾鳍构成耦合尾鳍。爬行时，与泥沙直接接触的是尾鳍骨架的底部，能够防止软质尾鳍产生挤压变形，从而在不影响鱼尾机构的使用效果的前提下，进一步提高本发明的使用效果和实用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为l型胸鳍收拢时的使用状态图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：

参考图1-2，一种仿生弹涂机器鱼，包括

鱼身机构1；

爬行机构2，装置于所述鱼身机构1的前侧，所述爬行机构2包含一组对称设置的l型胸鳍201，所述l型胸鳍201的宽度从上往下逐步递增设置，l型胸鳍201分别由相应的双轴串联驱动机构202进行驱动实现循环向外后侧刨动；

鱼尾机构3，装置于所述鱼身机构1的后侧，所述鱼尾机构3由尾鳍舵机4进行驱动实现循环摆动；

电源(本实施例中的电源为市购锂电池)，用于为双轴串联驱动机构202和尾鳍舵机4进行供电；

控制装置(本实施例中的控制装置为可编程plc编码器)，用于控制双轴串联驱动机构202和尾鳍舵机4的动作。

还包括防水舱5，装置于鱼身机构1的中部，所述电源和控制装置分别装置于所述防水舱5内。

所述鱼身机构1包含船型鱼身101，所述船型鱼身101的前端向下固接有至少一个腹鳍支撑件102。

所述腹鳍支撑件102为两个，腹鳍支撑件102分别固接于所述船型鱼身101的前端两侧，腹鳍支撑件102呈弧型块状设置，为舭龙骨状结构。

所述船型鱼身101上均匀分布设有多个相应的连通孔6，且船型鱼身101的中央设有安装槽，所述防水舱5装置于所述安装槽内。

所述防水舱5的外围卡紧连接有u型固定环7，所述u型固定环7的两侧分别固接到所述船型鱼身101的两侧。

所述鱼尾机构3是由尾鳍骨架301和软质尾鳍302构成，所述尾鳍骨架301夹住所述软质尾鳍302构成耦合尾鳍，所述尾鳍骨架301的前端传动连接到所述尾鳍舵机4的输出轴端。

所述l型胸鳍201底端设置成坡面状，且l型胸鳍201的表面有一层软质的硅胶涂层。

所述双轴串联驱动机构202包含爬行臂前舵机2021和爬行臂后舵机2022，所述爬行臂后舵机2022纵向固定装置于所述船型鱼身101的前侧上端，且爬行臂后舵机2022的输出轴端向前设置，所述爬行臂前舵机2021横向传动连接于所述爬行臂后舵机2022的输出轴端，且爬行臂前舵机2021的输出轴端向外设置，所述l型胸鳍201的上端部传动连接于所述爬行臂前舵机2021的输出轴端。

所述爬行臂前舵机2021、爬行臂后舵机2022，以及所述尾鳍舵机4分别连接到所述电源和控制装置上。

所述爬行臂后舵机2022通过相应的凵型舵机固定底座8固定装置于所述船型鱼身101的前侧上端，所述爬行臂前舵机2021通过相应的凵型舵机固定件9传动连接到所述爬行臂后舵机2022的输出轴端。

本实施例中的仿生弹涂机器鱼在实际使用过程中存在以下几种动作状态：

静止于陆上时：

可将l型胸鳍201定位在垂直竖立状态，以其底部较大的支撑面保持船型鱼身101的左右重心平衡，并与船型鱼身101配合形成足够的支撑力，保持船型鱼身101在松软的介质中不会下陷；

陆上爬行时：

以实施例右侧的双轴串联驱动机构为例，爬行臂后舵机2022的转轴逆时针转动使得l型胸鳍201向外抬离地面；爬行臂前舵机2021的转轴逆时针转动使得l型胸鳍201向前伸展；爬行臂后舵机2022的转轴顺时针转动使得l型胸鳍201接触地面；爬行臂前舵机2021的转轴同样顺时针转动使得l型胸鳍1向后推动；在爬行臂前舵机2021的转轴顺时针转动的同时，爬行臂后舵机2022的转轴循环进行逆时针转动使得l型胸鳍201向外抬离地面，从而有效使l型胸鳍201循环向外后侧刨动，在反作用力下使鱼身机构呈爬行状态向前移动。

由陆到水的运动时：

通过双轴串联驱动机构202持续带动l型胸鳍201向外后侧刨动，在爬行状态下，将船型鱼身101移动至水陆衔接处并向水中继续爬行，直至l型胸鳍201向外后侧刨动时接触不到水底的陆面，尔后通过尾鳍舵机4带动鱼尾机构3摆动，推动船型鱼身101游入水中。

于水中游动时：

如图2所示，通过双轴串联驱动机构202动作将l型胸鳍201收拢至紧贴船型鱼身101的位置以减小阻力，尔后通过尾鳍舵机4带动鱼尾机构3进行循环摆动，从而形成推力，有效使船型鱼身101向前游动。

由水到陆的运动时：

尾鳍舵机4带动鱼尾机构3摆动，使船型鱼身101游至l型胸鳍201向外后侧刨动时可接触到水底的陆面，尔后通过双轴串联驱动机构带动l型胸鳍201向外后侧刨动，使船型鱼身101在爬行状态下爬出水面。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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