本申請涉及機(jī)器魚，尤其涉及一種仿生機(jī)器魚。

背景技術(shù)：

1、仿生機(jī)器魚是一種受到生物魚類外形和運(yùn)動方式啟發(fā)的水下機(jī)器人，它模仿了魚類在水中自由游動的方式。仿生機(jī)器魚通常包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動控制系統(tǒng)和能源供應(yīng)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)共同協(xié)作，使仿生機(jī)器魚能夠在水中高效地前進(jìn)、操控和適應(yīng)環(huán)境變化。水下仿生機(jī)器魚在海洋勘測、環(huán)境監(jiān)測和潛水救援等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

2、目前的仿生機(jī)器魚技術(shù)存在一些問題和限制。例如，一些仿生機(jī)器魚的機(jī)械結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，導(dǎo)致制造成本高昂。另外，一些現(xiàn)有的仿生機(jī)器魚在水下運(yùn)動時的穩(wěn)定性和機(jī)動性不足以滿足復(fù)雜任務(wù)的要求。能源供應(yīng)系統(tǒng)的效率也需要進(jìn)一步改進(jìn)，以延長仿生機(jī)器魚的運(yùn)行時間。現(xiàn)有技術(shù)中的仿生機(jī)器魚在機(jī)動性、適應(yīng)性和智能控制方面仍存在局限。本發(fā)明旨在通過改進(jìn)舵機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)、外觀結(jié)構(gòu)，引入精準(zhǔn)避障技術(shù)和創(chuàng)新控制方法，提高仿生機(jī)器魚在水下環(huán)境中的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有機(jī)器魚的機(jī)械驅(qū)動結(jié)構(gòu)的高成本以及復(fù)雜性和無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)避障方面的不足，提供一種仿生機(jī)器魚，不僅能實(shí)現(xiàn)魚類仿真體態(tài)的游動，而且也能實(shí)現(xiàn)水下環(huán)境中的精準(zhǔn)控制和避障，并且通過新的驅(qū)動方式使機(jī)器魚得續(xù)航更加持久。

2、技術(shù)方案如下：

3、一種仿生機(jī)器魚，包括機(jī)器魚本體、傳感器組件、運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)和中央處理單元，所述機(jī)器魚本體包括魚頭部、魚身部和魚尾部，所述魚頭部、魚身部和魚尾部的內(nèi)部連通形成內(nèi)腔，所述傳感器組件安裝在所述魚頭部的外側(cè)，所述魚尾部采用風(fēng)琴式外殼；所述運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述內(nèi)腔中，用于控制仿生機(jī)器魚的運(yùn)動；所述傳感器組件包括至少兩個紅外傳感器，安裝在所述魚頭部的魚唇及下巴部分；所述中央處理單元用于根據(jù)所述紅外傳感器的傳感信息檢測環(huán)境中的障礙物，并根據(jù)障礙信息控制所述運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器魚的避障。

4、進(jìn)一步地，所述風(fēng)琴式外殼包括凹槽式殼體與多個風(fēng)琴式連接件，通過凹槽式殼體與風(fēng)琴式連接件的相互配合形成凹凸紋理的類波紋結(jié)構(gòu)，每個風(fēng)琴式連接件的兩端嵌入所述凹槽式殼體，內(nèi)嵌密封硅膠圈，以確保無縫對接，所有連接處使用防水粘合劑進(jìn)行密封處理，并通過高頻熱壓合技術(shù)將硅膠材料充分融合。

5、進(jìn)一步地，所述魚頭部上設(shè)置三個紅外傳感器，均由三個鋁合金防水材質(zhì)外殼包裹，紅外傳感器外殼通過傳感器連接件橫狀插入所述風(fēng)琴式外殼，從而將紅外傳感器固定在仿生機(jī)器魚的魚唇部的左右兩邊以及下巴部分，使得紅外傳感器能夠覆蓋機(jī)器魚的前方和下方區(qū)域。

6、進(jìn)一步地，所述魚尾部還設(shè)置有硅膠材質(zhì)的仿生魚鰭。

7、進(jìn)一步地，所述運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)包括魚尾擺動組件和重心調(diào)整組件，所述魚尾擺動組件用于控制魚尾部擺動，帶動仿生機(jī)器魚在水平方向上向預(yù)定方向運(yùn)動；所述重心調(diào)整組件用于前后調(diào)整仿生機(jī)器魚的重心，帶動仿生機(jī)器魚的俯仰運(yùn)動。

8、進(jìn)一步地，所述魚尾擺動組件包括舵機(jī)和魚尾舵機(jī)鏈接橋，所述舵機(jī)和魚尾舵機(jī)鏈接橋之間通過齒輪或連桿連接，所述舵機(jī)接收中央處理單元的控制信號并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，帶動齒輪或連桿轉(zhuǎn)動，所述齒輪或連桿與所述魚尾舵機(jī)鏈接橋固定連接，從而帶動所述魚尾舵機(jī)鏈接橋轉(zhuǎn)動，進(jìn)而利用慣性帶動魚尾部擺動。

9、進(jìn)一步地，所述重心調(diào)整組件包括直線電機(jī)、滑塊和滑桿，所述滑桿設(shè)置在仿生機(jī)器魚的對稱軸上，所述滑塊穿過所述滑桿并與所述直線電機(jī)的輸出端相連，所述直線電機(jī)驅(qū)動所述滑塊沿所述滑桿運(yùn)動，從而改變仿生機(jī)器魚的重心。

10、進(jìn)一步地，魚尾部內(nèi)部尾端還設(shè)置有仿生魚骨。

11、本申請的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

12、由上述實(shí)施例可知，本申請模仿魚的外形，通過仿生結(jié)構(gòu)使得仿生機(jī)器魚的游動更加靈活和自然；通過紅外傳感器和中央處理單元的精準(zhǔn)避障技術(shù)提高了水下機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的安全性和可靠性；通過舵機(jī)驅(qū)動的魚尾擺動組件和直線電機(jī)驅(qū)動的重心調(diào)整組件提高了仿生機(jī)器魚的機(jī)動性，賦予仿生機(jī)器魚更靈活、智能的運(yùn)動能力。這些優(yōu)勢使得本發(fā)明在水下任務(wù)中具有廣泛的應(yīng)用前景，包括但不限于海洋勘測、資源勘測、環(huán)境監(jiān)測和緊急救援等領(lǐng)域。

13、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

技術(shù)特征：

1.一種仿生機(jī)器魚，其特征在于，包括機(jī)器魚本體、傳感器組件、運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)和中央處理單元，所述機(jī)器魚本體包括魚頭部(4)、魚身部(1)和魚尾部(2)，所述魚頭部(4)、魚身部(1)和魚尾部(2)的內(nèi)部連通形成內(nèi)腔，所述傳感器組件安裝在所述魚頭部(4)的外側(cè)，所述魚尾部(2)采用風(fēng)琴式外殼(7)；所述運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述內(nèi)腔中，用于控制仿生機(jī)器魚的運(yùn)動；所述傳感器組件包括至少兩個紅外傳感器(5)，安裝在所述魚頭部(4)的魚唇及下巴部分；所述中央處理單元用于根據(jù)所述紅外傳感器(5)的傳感信息檢測環(huán)境中的障礙物，并根據(jù)障礙信息控制所述運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器魚的避障。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器魚，其特征在于，所述風(fēng)琴式外殼(7)包括凹槽式殼體(8)與多個風(fēng)琴式連接件(9)，通過凹槽式殼體(8)與風(fēng)琴式連接件(9)的相互配合形成凹凸紋理的類波紋結(jié)構(gòu)，每個風(fēng)琴式連接件(9)的兩端嵌入所述凹槽式殼體(8)，內(nèi)嵌密封硅膠圈，以確保無縫對接，所有連接處使用防水粘合劑進(jìn)行密封處理，并通過高頻熱壓合技術(shù)將硅膠材料充分融合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器魚，其特征在于，所述魚頭部(4)上設(shè)置三個紅外傳感器(5)，均由三個鋁合金防水材質(zhì)外殼包裹，紅外傳感器(5)外殼通過傳感器連接件橫狀插入所述風(fēng)琴式外殼(7)，從而將紅外傳感器(5)固定在仿生機(jī)器魚的魚唇部的左右兩邊以及下巴部分，使得紅外傳感器(5)能夠覆蓋機(jī)器魚的前方和下方區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器魚，其特征在于，所述魚尾部(2)還設(shè)置有硅膠材質(zhì)的仿生魚鰭(3)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器魚，其特征在于，所述運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)包括魚尾擺動組件和重心調(diào)整組件，所述魚尾擺動組件用于控制魚尾部(2)擺動，帶動仿生機(jī)器魚在水平方向上向預(yù)定方向運(yùn)動；所述重心調(diào)整組件用于前后調(diào)整仿生機(jī)器魚的重心，帶動仿生機(jī)器魚的俯仰運(yùn)動。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的仿生機(jī)器魚，其特征在于，所述魚尾擺動組件包括舵機(jī)(6)和魚尾舵機(jī)鏈接橋(10)，所述舵機(jī)(6)和魚尾舵機(jī)鏈接橋(10)之間通過齒輪或連桿連接，所述舵機(jī)(6)接收中央處理單元的控制信號并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，帶動齒輪或連桿轉(zhuǎn)動，所述齒輪或連桿與所述魚尾舵機(jī)鏈接橋(10)固定連接，從而帶動所述魚尾舵機(jī)鏈接橋(10)轉(zhuǎn)動，進(jìn)而利用慣性帶動魚尾部(2)擺動。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的仿生機(jī)器魚，其特征在于，所述重心調(diào)整組件包括直線電機(jī)、滑塊(12)和滑桿，所述滑桿設(shè)置在仿生機(jī)器魚的對稱軸上，所述滑塊(12)穿過所述滑桿并與所述直線電機(jī)的輸出端相連，所述直線電機(jī)驅(qū)動所述滑塊(12)沿所述滑桿運(yùn)動，從而改變仿生機(jī)器魚的重心。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿生機(jī)器魚，其特征在于，魚尾部(2)內(nèi)部尾端還設(shè)置有仿生魚骨(11)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種仿生機(jī)器魚，包括機(jī)器魚本體、傳感器組件、運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)和中央處理單元，所述機(jī)器魚本體包括魚頭部、魚身部和魚尾部，所述魚頭部、魚身部和魚尾部的內(nèi)部連通形成內(nèi)腔，所述傳感器組件安裝在所述魚頭部的外側(cè)，所述魚尾部采用風(fēng)琴式外殼；所述運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述內(nèi)腔中，用于控制仿生機(jī)器魚的運(yùn)動；所述傳感器組件包括至少兩個紅外傳感器，安裝在所述魚頭部的魚唇及下巴部分；所述中央處理單元用于根據(jù)所述紅外傳感器的傳感信息檢測環(huán)境中的障礙物，并根據(jù)障礙信息控制所述運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器魚的避障，可以應(yīng)用于海洋勘測、資源勘測、環(huán)境監(jiān)測和緊急救援等領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：應(yīng)浩天,張?zhí)烊?張旭生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6