一種輕小型磁致擺動的仿生機器魚的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輕小型磁致擺動的仿生機器魚，包括魚身，磁動力魚尾，U型塊和充電樁，所述魚身與所述磁動力魚尾通過所述U型塊連接，所述充電樁安裝在所述魚身的與所述魚尾連接面的下端，所述魚身包括紅外傳感探頭，第二防水殼體，魚身外表的第二防水殼體，控制開關(guān)和防水軟塞，所述磁動力魚尾包括磁感應(yīng)線圈，轉(zhuǎn)動軸，PVC筒管，圓形永磁體和柔性魚尾。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積輕小；磁動力推進機構(gòu)不需任何防水保護，大大降低了機構(gòu)的復(fù)雜度；能耗低，提高了續(xù)航能力；磁動力模式的能耗功率僅為電機的1/4,而且工作電壓范圍較廣；控制簡單方便，通過控制線圈的電流方向和電流大小，便可以輕松地控制機器魚前進、加速、轉(zhuǎn)彎和沉浮等。
【專利說明】一種輕小型磁致擺動的仿生機器魚
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種仿生機器魚，具體涉及一種輕小型磁致擺動的仿生機器魚。
【背景技術(shù)】
[0002]魚類的游動，特別是鰺科魚類的游動，主要靠體干波動以及魚鰭的規(guī)律性非定常運動來實現(xiàn)，包括啟動、巡游、轉(zhuǎn)向、加減速以及沉浮等動作。魚類的游動具有運動效率高、阻力小、機動性高和噪聲小、對環(huán)境的擾動小的特點，正是這些卓越的游動性能，吸引了越來越多的科研人員投入到仿生機器魚的研究行列當中。而模仿魚類的外形以及游動機理，研制出仿生機器魚系統(tǒng)使之具有高效、靈活的水下巡游能力，可以應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境下的資源探測、生物研究和軍事偵察等領(lǐng)域。
[0003]目前大部分的仿生機器魚都采用電機關(guān)節(jié)級連或人工肌肉的驅(qū)動方式來實現(xiàn)，主要存在著體積冗余、難于防水、控制復(fù)雜的問題，特別是運動機構(gòu)的防水問題，給機器魚的發(fā)展帶來很大的制約。針對以上問題，本發(fā)明提出一種新型的采用磁動力作為前進推動力、體積輕小、低能耗的仿生機器魚，不但不需要考慮驅(qū)動機構(gòu)的防水問題，而且還極大地提高了續(xù)航能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種輕小型磁致擺動的仿生機器魚。
[0005]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種輕小型磁致擺動的仿生機器魚，包括魚身，磁動力魚尾，U型塊和充電樁，所述魚
身與所述磁動力魚尾通過所述U型塊連接，所述充電樁安裝在所述魚身的與所述魚尾連接面的下端，所述魚身包括紅外傳感探頭，第二防水殼體，魚身外表的第二防水殼體，控制開關(guān)和防水軟塞，所述紅外傳感探頭安裝在第一防水殼體的兩側(cè)，所述電源開關(guān)安裝在所述U型塊與所述魚身的連接面的上端，且表面套有所述所述防水軟塞；所述磁動力魚尾包括磁感應(yīng)線圈，轉(zhuǎn)動軸，PVC筒管，圓形永磁體和柔性魚尾，所述磁感應(yīng)線圈繞在所述PVC筒管上，所述磁感應(yīng)線圈旁邊安裝有轉(zhuǎn)動軸，且所述轉(zhuǎn)動軸穿過了所述PVC筒管，所述PVC筒管的內(nèi)部設(shè)有所述圓形永磁體，所述圓形永磁體與所述柔性魚尾連接。
[0006]進一步的，所述魚身的內(nèi)部安裝有舵機，舵盤連桿，電路板，支架，配重塊和大容量的鋰電池和L型板，所述舵機和所述配重塊組成了重心調(diào)整機構(gòu)，且所述配重塊固定在所述舵機上，所述舵機與所述舵盤連桿連接，所述舵機下方安裝有所述電路板，所述電路板與所述L型板之間通過所述支架連接，所述L型板下方為大量的鋰電池。
[0007]進一步的，所述機器魚的驅(qū)動模式為磁動力擺動推進方式，且推進機構(gòu)本身具有防水功能。
[0008]優(yōu)選的，所述機器魚的魚體防水設(shè)計采用分體螺紋連接方式，且所述第一防水殼體和所述第二防水殼體采用PVC加工材料。[0009]進一步的，所述機器魚的所有縫隙都采用防水硅膠進行密封。
[0010]進一步的，所述柔性魚尾是新月形的柔性乳膠板。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積輕小；磁動力推進機構(gòu)不需要任何防水保護，大大降低了機構(gòu)的復(fù)雜度；能耗低，提高了續(xù)航能力；與常用的舵機作為驅(qū)動源相比，磁動力模式的能耗功率僅為電機的1/4，而且工作電壓范圍較廣；控制簡單方便，通過控制線圈的電流方向和電流大小，便可以輕松地控制機器魚前進、加速、轉(zhuǎn)彎和沉浮等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明一種輕小型磁致擺仿生機器魚的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明機器魚的魚身部分的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明機器魚的磁動力魚尾部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中標號說明:1、紅外傳感器探頭，2、第一防水殼體，3、第二防水殼體，4、控制開關(guān)，5、防水軟塞，6、U型塊，7、磁感應(yīng)線圈，8、轉(zhuǎn)動軸，9、PVC筒管，10、圓形永磁體，11、柔性魚尾，12、充電樁，13、舵機，14、舵盤連桿，15、電路板，16、之間，17、配重塊，18、大量的鋰電池，19、L型板。
【具體實施方式】
[0015]下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
[0016]參照圖1-圖3所示，一種輕小型磁致擺動的仿生機器魚，包括魚身，磁動力魚尾，U型塊6和充電樁12，所述魚身與所述磁動力魚尾通過所述U型塊6連接，所述充電樁12安裝在所述魚身的與所述魚尾連接面的下端，所述魚身包括紅外傳感探頭1，第二防水殼體2，魚身外表的第二防水殼體3，控制開關(guān)4和防水軟塞5，所述紅外傳感探頭I安裝在第一防水殼體2的兩側(cè)，所述電源開關(guān)4安裝在所述U型塊6與所述魚身的連接面的上端，且表面套有所述所述防水軟塞5 ;所述磁動力魚尾包括磁感應(yīng)線圈7，轉(zhuǎn)動軸8，PVC筒管9，圓形永磁體10和柔性魚尾11，所述磁感應(yīng)線圈7繞在所述PVC筒管9上，所述磁感應(yīng)線圈7旁邊安裝有轉(zhuǎn)動軸8，且所述轉(zhuǎn)動軸8穿過了所述PVC筒管9，所述PVC筒管9的內(nèi)部設(shè)有所述圓形永磁體10,所述圓形永磁體10與所述柔性魚尾11連接。
[0017]進一步的，所述魚身的內(nèi)部安裝有舵機13，舵盤連桿14，電路板15，支架16，配重塊17和大容量的鋰電池18和L型板19，所述舵機13和所述配重塊17組成了重心調(diào)整機構(gòu)，且所述配重塊17固定在所述舵機13上，所述舵機13與所述舵盤連桿14連接，所述舵機13下方安裝有所述電路板15，所述電路板15與所述L型板19之間通過所述支架16連接，所述L型板下方為大量的鋰電池18。
[0018]進一步的，所述機器魚的驅(qū)動模式為磁動力擺動推進方式，且推進機構(gòu)本身具有防水功能。
[0019]優(yōu)選的，所述機器魚的魚體防水設(shè)計采用分體螺紋連接方式，且所述第一防水殼體2和所述第二防水殼體3采用PVC加工材料。
[0020]進一步的，所述機器魚的所有縫隙都采用防水硅膠進行密封。
[0021]進一步的，所述柔性魚尾11是新月形的柔性乳膠板。[0022]本發(fā)明的原理:
如圖1所示，充電樁12為收納于魚身中的大容量的18鋰電池充電，電源開關(guān)4表面套上了防水軟塞5，有效地防止水進入到魚身去。魚身部分外表由第一防水殼體2和第二防水殼體3密封防水。當控制開關(guān)4打開后，機器魚就能通過柔性的尾鰭左右擺動獲得向前推進的動力。
[0023]如圖2所示，防水殼體采用PVC材料通過激光快速成型技術(shù)加工而成，防水殼體采用分體設(shè)計，由第一防水殼體2和第二防水殼體3兩個分型通過螺紋連接，既能有效防水，又方便裝卸。紅外傳感器探頭I用來檢測障礙，實現(xiàn)自主巡游。重心調(diào)整機構(gòu)通過舵機13控制配重17塊前后移動，實現(xiàn)機器魚重心的調(diào)整。當配重塊17在前端時，魚頭朝下，柔性魚尾11推著機器魚下沉；當配重塊17在后端時，魚頭朝上，機器魚向上浮起。
[0024]如圖3所示，磁感應(yīng)線圈7采用絲徑為0.5mm的漆包線在PVC筒管9上繞制而成，具有很強的電磁效應(yīng)性能和很好的防水性能。圓形永磁體10選用汝鐵硼材質(zhì)的強磁，磁性強，不易消磁。永磁體與一個新月形乳膠柔性魚尾11連接在一起，在磁感應(yīng)線圈7有交變電流時，柔性魚尾11就能在磁場的作用下繞著轉(zhuǎn)動軸左右擺動。磁動力尾部在左右擺動當中，因其具有很好的柔韌性，能形成適當?shù)膿羲?，為仿生機器魚提供較大的推進力。通過調(diào)整控制模塊的信號輸出，可以控制魚尾在水中的擺幅、頻率，從而控制仿生機器魚的游動速度。另外，通過控制柔性魚尾11擺動的角度和范圍，機器魚可以實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)彎。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種輕小型磁致擺動的仿生機器魚，其特征在于，包括魚身，磁動力魚尾，U型塊(6)和充電樁(12)，所述魚身與所述磁動力魚尾通過所述U型塊(6)連接，所述充電樁(12)安裝在所述魚身的與所述魚尾連接面的下端，所述魚身包括紅外傳感探頭(I )，第二防水殼體(2)，魚身外表的第二防水殼體(3)，控制開關(guān)(4)和防水軟塞(5)，所述紅外傳感探頭(I)安裝在第一防水殼體(2 )的兩側(cè)，所述電源開關(guān)(4 )安裝在所述U型塊(6 )與所述魚身的連接面的上端，且表面套有所述所述防水軟塞(5);所述磁動力魚尾包括磁感應(yīng)線圈(7)，轉(zhuǎn)動軸(8 )，PVC筒管(9 )，圓形永磁體(10 )和柔性魚尾(11)，所述磁感應(yīng)線圈(7 )繞在所述PVC筒管(9 )上，所述磁感應(yīng)線圈(7 )旁邊安裝有轉(zhuǎn)動軸(8 )，且所述轉(zhuǎn)動軸(8 )穿過了所述PVC筒管(9 ),所述PVC筒管(9 )的內(nèi)部設(shè)有所述圓形永磁體(10 ),所述圓形永磁體(10 )與所述柔性魚尾(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕小型磁致擺動的仿生機器魚，其特征在于，所述魚身的內(nèi)部安裝有舵機(13)，舵盤連桿(14)，電路板(15)，支架(16)，配重塊(17)和大容量的鋰電池(18 )和L型板(19 )，所述舵機(13 )和所述配重塊(17 )組成了重心調(diào)整機構(gòu)，且所述配重塊(17)固定在所述舵機(13)上，所述舵機(13)與所述舵盤連桿(14)連接，所述舵機(13)下方安裝有所述電路板(15)，所述電路板(15)與所述L型板(19)之間通過所述支架(16)連接，所述L型板下方為大量的鋰電池(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕小型磁致擺動的仿生機器魚，其特征在于，所述機器魚的驅(qū)動模式為磁動力擺動推進方式，且推進機構(gòu)本身具有防水功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕小型磁致擺動的仿生機器魚，其特征在于，所述機器魚的魚體防水設(shè)計采用分體螺紋連接方式，且所述第一防水殼體(2)和所述第二防水殼體(3)采用PVC加工材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕小型磁致擺動的仿生機器魚，其特征在于，所述機器魚的所有縫隙都采用防水硅膠進行密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕小型磁致擺動的仿生機器魚，其特征在于，所述柔性魚尾(11)是新月形的柔性乳膠板。
【文檔編號】B63H23/22GK103950526SQ201410167326
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】顏欽, 曹致榮, 沃增亞, 黃朋, 王書文 申請人:蘇州科技學院