一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼

本发明涉及仿生机器鱼，具体是一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼。

背景技术：

1、当前，为解决石油，天然气等化石资源短缺问题，海洋资源探索与利用的需求量日益增加。鱼类作为历史悠久的脊椎动物，具有优越的游动特性，仿照鱼类游动设计出的水下航行器，相较于传统的螺旋桨驱动航行器，推进效率高、机动性强、隐蔽性优良。研究人员通过对比自然界鱼类的游动方式，发现在鳗鲡模式、鲹科模式、鲹科加月牙形尾鳍推进模式中，鲹科加月牙形尾鳍鱼类综合推进能力强，游动效率高，抗环境干扰能力强，应用场景更广。

2、当前许多仿鲹科机器鱼有多舵机控制和拉线驱动两种控制方式，其中拉线驱动的仿鲹科机器鱼具有控制方式简单，机械结构设计精简，更还原自然界鱼类高效率、高隐蔽性游动等诸多优点。

3、但是目前拉线驱动的仿鲹科机器鱼多为单组拉线大摆幅运动，摆尾幅度太大，运动不够灵活。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，设有两组驱动鱼线，尾部包括两组尾节，每组尾节对应一组驱动鱼线，两组驱动鱼线一紧一松，一来一回地拉动对应的尾节，运动方式更加灵活，并且摆尾幅度更小。

2、本发明的技术方案是：一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，包括：鱼体鱼头，包括：鱼头和鱼鳍，鱼头后端设有鱼尾底板；驱动机构，包括：配重盒、步进电机、舵机、齿轮组、万向联轴器，所述配重盒设置在所述鱼头内部，所述舵机设置在所述配重盒上，所述步进电机通过骑马卡设置在所述配重盒上，所述配重盒内部设有控制器，所述步进电机和所述舵机均连接所述控制器，所述万向联轴器连接在所述步进电机的电机轴上，所述舵机通过第一支撑架和所述万向联轴器连接，所述第一支撑架竖直设置，且侧面上设有第二支撑架，所述齿轮组设置在第二支撑架上，所述万向联轴器啮合所述齿轮组；尾部，包括：多个尾节、驱动鱼线和鱼尾，多个尾节依次设置，相邻的两个尾节之间通过连接柱销连接，位于前端的尾节连接在所述鱼尾底板上，位于后端的尾节上连接鱼尾，所述驱动鱼线一端连接在驱动机构上，另一端从尾节中间依次穿过，并连接在后端的尾节上。

3、进一步的，所述鱼头包括：上壳体和设置在上壳体底部的下壳体，所述鱼鳍包括一对胸鳍和一对尾鳍，一对所述胸鳍对称设置在所述下壳体的侧面，一对所述尾鳍分别设置在所述上壳体和下壳体上。

4、进一步的，所述上壳体和下壳体之间通过螺栓固定，并在连接处涂覆水密性密封胶。

5、进一步的，所述驱动鱼线有两组，分别包括：两根第一驱动鱼线和两根第二驱动鱼线，所述尾节有六个，从鱼头至鱼尾依次为第一尾节、第二尾节、第三尾节、第四尾节、第五尾节和第六尾节，两根第一驱动鱼线的一端从第一尾节和第二尾节靠近两侧的位置穿过后固定在第三尾节上，两根第二驱动鱼线从第一尾节、第二尾节、第三尾节的中间位置穿过后，再从第四尾节和第五尾节的两侧穿过后固定在第六尾节上。

6、进一步的，齿轮组包括：第一锥齿轮，齿轮轴上连接第一传动杆，第一传动杆的一端穿过第一支撑架与万向联轴器连接；第二锥齿轮，与所述第一锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮的齿轮轴上连接第二传动杆，所述第二传动杆贯穿所述第二支撑架；两个第一直齿轮，均套设在所述第二传动杆上，两个第一直齿轮分别位于第二传动杆的中部和底部位置上；两个从动轮组，分别与两个第一直齿轮啮合，每个从动轮组包括：两个第二直齿轮，每个所述第二直齿轮的齿轮轴转动连接在所述第二支撑架上，两个第二直齿轮啮合在所述第一直齿轮的两侧；两个第三直齿轮，每个第三直齿轮的齿轮轴上连接第三传动杆，所述第三传动杆连接在所述第二支撑架上，每个所述第三直齿轮与位于第二传动杆中部高度的所述第二直齿轮啮合；多个转盘，两个所述第三直齿轮底部的齿轮轴上设有转盘，位于第二传动杆底部高度的两个所述第二直齿轮的底部齿轮轴上设有转盘，每个所述转盘的底面上均设有拔销；两根所述第一驱动鱼线分别连接在第二传动杆中部高度的两个，两根所述第二驱动鱼线分别连接在第二传动杆底部高度的两个拔销上。

7、进一步的，还包括：两片鱼尾肋板，两片所述鱼尾肋板通过六组螺柱固定在第一尾节、第二尾节、第三尾节、第四尾节、第五尾节和第六尾节的中间部分。

8、进一步的，每个所述尾节上位于所述驱动鱼线贯穿的通孔上套设金属套。

9、进一步的，所述鱼尾为月牙形。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、1、本发明通过的仿鲹科机器鱼具有运动灵活，驱动效率高，隐蔽性优良的特点。

12、2、本发明驱动装置使用了齿轮组机构，与传统技术相比，在空间安排上更加紧凑，驱动效率更高，且使用的步进电机个数少，功耗更低。

13、3、本发明使用的驱动鱼线条数共有四根，可以实现仿鲹科机器鱼更多运动状态的游动，运动方式更加灵活，可以运用到不同应用场景过程中的作业，极大拓宽了本发明的应用潜力。

技术特征：

1.一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，其特征在于，所述鱼头包括：上壳体(1)和设置在上壳体(1)底部的下壳体(2)，所述鱼鳍包括一对胸鳍(3)和一对尾鳍(4)，一对所述胸鳍(3)对称设置在所述下壳体(2)的侧面，一对所述尾鳍(4)分别设置在所述上壳体(1)和下壳体(2)上。

3.根据权利要求2所述的一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，其特征在于，所述上壳体(1)和下壳体(2)之间通过螺栓固定，并在连接处涂覆水密性密封胶。

4.根据权利要求1所述的一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，其特征在于，驱动机构，包括：配重盒(19)、步进电机(21)、舵机(20)、齿轮组、万向联轴器(23)，所述配重盒(19)设置在所述鱼头内部，所述舵机(20)设置在所述配重盒(19)上，所述步进电机(21)通过骑马卡(22)设置在所述配重盒(19)上，所述配重盒(19)内部设有控制器，所述步进电机(21)和所述舵机(20)均连接所述控制器，所述万向联轴器(23)连接在所述步进电机(21)的电机轴上，所述舵机(20)通过第一支撑架(27)和所述万向联轴器(23)连接，所述第一支撑架(27)竖直设置，且侧面上设有第二支撑架(28)，所述齿轮组设置在第二支撑架(28)上，所述万向联轴器(23)啮合所述齿轮组，所述齿轮组和所述驱动鱼线(18)连接。

5.根据权利要求4所述的一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，其特征在于，齿轮组包括：

6.根据权利要求1所述的一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，其特征在于，还包括：两片鱼尾肋板(13)，两片所述鱼尾肋板(13)通过六组螺柱(15)固定在第一尾节(6)、第二尾节(7)、第三尾节(8)、第四尾节(9)、第五尾节(10)和第六尾节(11)的中间部分。

7.根据权利要求4所述的一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，其特征在于，每个所述尾节上位于所述驱动鱼线贯穿的通孔上套设金属套(14)。

8.根据权利要求1所述的一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，其特征在于，所述鱼尾(16)为月牙形。

技术总结
本发明公开了一种狭窄空间作业的仿鲹科机器鱼，包括：鱼体鱼头、驱动机构和尾部；驱动机构包括：配重盒、步进电机、舵机、齿轮组、万向联轴器，配重盒设与鱼头内，配重盒内设有控制器，舵机、步进电机设于配重盒上，并和控制器连接，舵机通过第一支撑架和万向联轴器连接，第一支撑架侧面设有第二支撑架，齿轮组设置在第二支撑架上，万向联轴器啮合齿轮组；尾部包括：多个尾节、多个驱动鱼线和鱼尾，多个尾节依次设置，位于前端的尾节连接在鱼尾底板上，位于后端的尾节上连接鱼尾，驱动鱼线一端连接在驱动机构上，另一端从尾节中间依次穿过，并连接在后端的尾节上，本发明的机器鱼运动灵活，驱动效率高。

技术研发人员：郑腾飞,贾博清,李支康,董华俊,王朝晖,吉田,赵立波
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13