新型实用遥控捕捞仿生机器鱼的制作方法

文档序号:4119365阅读:545来源:国知局
专利名称:新型实用遥控捕捞仿生机器鱼的制作方法
技术领域
本发明属于仿生机械电子产品技术领域。
背景技术
现有的机器鱼技术存在着机构和功能单一、游速缓慢、稳定性低、灵活性差、仿生、 娱乐性差和缺乏实用价值等缺点,不能实现通过视频遥控机器鱼实现水中捕捞鱼虾、蝌蚪、 青蛙等娱乐功能。

发明内容
本机器鱼是一款适用于水下作业的新型机械电子产品,由电子遥控器和机器鱼装置两部分组成。电子遥控器包括发射器和显示器,机器鱼装置由接收器及探头和发射器等组成。本发明通过独特设计,实现了机器鱼在水中做沉浮、转向、前进、张口、闭口、放网、收网、捕捞等可视频遥控操作。


图1为机器鱼全身骨架,其由以下部件组成⑴尾翼;O) U形臂;(3)曲柄;(4) 电机1 ; (5)汽缸;(6)活塞;(7)背鳍;(8)螺栓;(9)电机2 ; (10)通气管道;(11)气囊;(12) 电机3 ; (13)鱼嘴;(14)下颂;(15)电机4 ; (16)胸鳍活动关节;(17)胸鳍;(18)接头;(19) 鱼网;00)防水活动关节1 ; 齿轮臂1 ; 02)低洼1 ; 03)电机5 ; (24)防水活动关节 2 ; (25)齿轮臂2 ; (26)低洼2 ; (27)防水活动关节3 ; (28)防水活动关节4 ; (29)齿轮臂3 ; (30)齿轮臂4; (31)螺帽;(32)螺栓;(33)低洼3 ; (34)电棒;(35)接收线;(36)两小齿轮。图2为机器鱼躯体结构中前段躯体包括前躯干、胸鳍、背鳍、鱼头;后段躯体包括躯干及尾鳍。图3为机器鱼动力机制双尾翼分别由双转轴曲柄带动,当指令下达接通电源电机带动所有齿轮运转,齿轮轴曲柄就绕轴心兜圈,夹在U形臂中的齿轮臂曲柄推着U形臂使之左右摆动。因杠杆作用,双尾翼也随之做张合摆动。当左翼向右摆时,右翼则向左摆,左翼向右摆时,右翼向左摆,整体呈一张一合摆动。合时,水被从后挤出,促使鱼体前进。由于作用力一致,所以鱼头稳定不晃摆,潜游平稳速度快。图4为机器鱼转向机制当电源接通时,螺栓向前驱动,齿轮臂向右转,鱼尾后躯体向左偏摆,鱼身就向左转弯;反之则向右转弯。图5为机器鱼沉浮机制当电源接通时,转轴(螺栓)转动,电机、转轴及活塞向尾部移动,气囊受充气膨胀,鱼头因浮力上升,同时因电机、转轴及活塞后移,鱼体重心随之后移,也促使鱼头翘起,活像真鱼向上游。图6为机器鱼嘴咬捕捞机制当螺栓向前驱动齿轮臂鱼嘴张开,螺栓后退驱动鱼嘴闭合。图7为鱼网兜捕捞机制接通电源螺栓向前驱动齿轮臂,鱼网收口,向后驱动齿轮臂,鱼网放开。图8为机器鱼防渗水及其报警装置内层橡皮管两端分别与内层圆管接头套接, 外层橡皮管两端分别与外层圆管接头套接,圆管接头下端与内腔联通,与躯体联体,相对应的圆管接头必须与转轴联体,与内腔封闭。
具体实施例方式本机器鱼外形似普通鱼,是双关节、速度快、灵活性高、水下工作时间长、防水性好、实用性强、可视频的新型遥控捕捞仿生机器鱼。它由36个部件或其中的主要部件组成, 如图1。本机器鱼按关节分为中前段、后段和双尾翼段。它们之间可以通过遥控做左右摆动,如图2。本机器鱼具有如下基本功能或特征潜游、前进、沉浮、转向、捕捞及防渗水。本机器鱼前进动力来自双尾翼协调张合摆动和双胸鳍的划摆。为了使鱼身灵活易于操控,鱼体的比重应设置成与水的比重相同。本机器鱼包括一个齿轮轴臂曲柄驱动U形轴臂致鱼尾摆动或鱼鳍划摆机制,如图 3所示,其中包括电机、减速齿轮、转轴臂曲柄、U形臂、尾翼或鱼鳍等装置,其工作机制如下当指令下达时,接通电源,电机带动所有齿轮运转,齿轮轴曲柄就绕轴心兜圈,夹在U形臂中的齿轮轴臂曲柄推着U形臂使之左右摆动,根据杠杆原理,双尾翼也随之做相对摆动, 当左侧尾翼向左摆,右侧尾翼向右摆,相反亦然。本机器鱼包括一个双尾翼协调张合摆动驱动机器鱼身前进机制,其中包括半扁漏斗形的双尾翼装置,其工作机制如下双尾翼设计成半扁漏斗形,两尾翼上下面及后跟间用橡皮褶连接,以保证挤水时,水从向后挤出;双尾翼合上时,呈扁漏斗形,即尾翼内侧设计成略凹陷状,外侧做成流水线略凸状,上下两齿轮曲轴设成180度角;双尾翼在闭合的过程中,双翼间的水被向后挤出,水对尾翼产生一个向鱼头方向的反作用力,使鱼平稳地前进。本发明比传统的鱼尾摆动致动有明显的优势,打破了传统机器鱼游速慢的瓶颈, 实现了机器鱼游速超过真鱼的游速。胸鳍的摆动与单尾翼摆动同理,胸鳍上下、后跟与鱼体间用橡皮褶相连接,当胸鳍向外摆时,水内流;当内摆时,水被挤出,促使鱼体前游。胸鳍的摆动设成与尾翼摆动相协调,当尾翼挤水时,胸鳍疏张;尾翼舒张时,胸鳍收缩挤水。如此, 鱼体能受到一个连续不间断的推力,鱼体的游速又得到进一步提升。本机器鱼包括一个螺栓轴旋转驱动齿轮臂转动致机器鱼身转向机制,如图4,其中包括螺栓、转轴齿轮臂、后躯体等,其工作机制如下齿轮臂的齿轮与螺栓接触的部分,夹在螺栓和螺纹之间,完全受到螺纹的钳制,当电流接通时,电机带动螺栓轴转使齿轮臂转动, 根据杠杆原理,带动鱼后段躯体的偏摆以及左右胸鳍的划摆;当后段躯体左摆时,前进的鱼体就会受到水向左的推力,鱼身则向左转,相反则往右转;再配合上左右胸鳍的划摆,转向将更快,即使是鱼尾不动,只要一侧胸鳍划摆也可自由转弯或转圈;如果螺栓没有转动,即使鱼尾和鱼身受到外力的冲击,与齿轮臂联体的中前段躯体,也无法绕转轴转动,从而使鱼身的转向更稳、更准、更敏捷。本机器鱼包括一个空气泵与气囊(软)组合改变浮力实现鱼身沉浮机制,如图5, 其中包括电机、螺栓、螺帽、活塞、气缸、气管道、气囊等装置,其工作机制如下当电源接通, 螺栓转动,电机、转轴及活塞向尾部移动,气囊受充气膨胀,鱼头因浮力上升,同时,因电机、
5转轴及活塞后移,鱼体重心随之后移,也促使鱼头翘起,活像真鱼向上游;鱼头中的气囊设在封闭腔外,确保气囊的胀缩改变浮力,使鱼头下探或上扬;当电流改变方向时,鱼体重心前移,气囊收缩,鱼头就会向下潜游。这样,不需要鱼尾摆动即可实现鱼身沉浮和上下潜游动作。本机器鱼包括一个螺栓轴旋转而螺帽固定驱动活塞进退机制,其中,螺栓与活塞自由连接,即活塞与螺栓是可转不可移的连接,其工作机制如下当螺栓顺时针旋转时,螺栓推着活塞往前移;当电流方向改变,螺栓逆时针旋转,螺栓拉着活塞后移。为增加防水、防腐、散热和抗振功能,鱼前中段躯体外壳(鱼头除外)需采用坚硬、 防腐蚀且导热性好的材料,如玻璃钢或合金属等。本机器鱼设有三种捕捞机制一种为机器鱼嘴咬鱼捕捞机制,如图6所示,其中包括鱼嘴上颂、下颂、转轴、齿轮臂、螺栓、电机等装置,所有这些装置均设在鱼头内腔部,下颂设关闭间,鱼嘴上下颂部分用柔韧性强但稍硬的塑胶制作,以防止咬住的猎物逃脱或将猎物咬伤,其工作机制如下通过螺栓轴旋转驱动齿轮臂转动从而控制鱼嘴开合一当电源接通时,螺栓逆时针旋转,鱼嘴张开;追上鱼时,改变电流方向,鱼嘴闭合即鱼嘴咬住猎物。这种制控机关咬住的鱼不易挣脱。第二种为鱼网兜捕捞机制,如图7所示,其中包括鱼网、螺丝、接头、齿轮臂、螺栓、 电机等装置,其结构设计如下U形鱼网兜设在鱼胸腹下,其余装置设在鱼体腔内,转轴两端从躯体两侧延伸出体外,并向下折成90度角,两端与U形网口两端钢丝用接头接上,旋紧螺丝固定(U形网用不锈钢丝和鱼线制成);其工作机制如下通过螺栓轴旋转驱动齿轮臂转动致鱼网开合一当电源接通时,螺栓逆时针旋转,鱼网张开;追上鱼时,改变电流方向, 鱼网闭合兜住猎物。捕捞前可遥控把鱼网收贴在鱼腹处隐藏。用鱼网捕捞有两种战术,一为诱捕,即在鱼胸腹下装上一个会发光的小红灯珠,因鱼喜欢在红灯光下结伙嬉戏,再用鱼线系上蚯蚓或小虾、小青蛙等活物为诱饵,当鱼进入捕捉范围就可指令收口 ;二为追捕,动作同嘴咬奋力追上猎物指令收网即可。第三种为电击辅助捕捞机制,其工作机制如下在鱼头上装上电棒,接近猎物时将其短暂电晕,再用鱼嘴咬住或鱼网兜打捞。本机器鱼还包括一个防止螺栓过度旋转机制,其工作原理如下将螺栓轴两端螺纹磨去1-2圈,因活塞在偏离气缸中段线时,会产生负压,该压力能助螺栓实现倒转;当活塞处于气缸中间时,活塞两侧压力相等,往前移时,内腔空气变少,则气压减弱,此时活塞的外侧压力比内侧大,活塞受到内向作用力,使螺栓的螺纹与螺帽的螺纹始终处于接触状态, 从而实现倒转;反之亦然。因机器鱼是在水中作业,而遥控指令是在岸上操作,所以不但机器鱼要防内腔渗水,还要在鱼身上安装探头,好让岸上操作者在显示屏上看到鱼周围的状况以便操作。为此,本机器鱼还包括一个双层圆管咀接头套双层橡皮管防渗水及内腔防渗水报警装置,如图8所示,其中包括转轴、外层圆管、内层圆管、外层橡皮管、内层橡皮管、鱼眼、 警报灯等装置,其工作机理如下内层小橡皮管的两端分别套在内层圆管接头上,外层橡皮管两端套在外层圆管接头上;外层橡皮管使用透明的橡皮管,以便易于发现外层是否漏水;圆管咀接头一端与鱼身联体,与内腔连通,另一端与橡皮管套接,橡皮管另一端与封闭的圆管咀接头套接,此端封闭的圆管咀接头与转轴固定联体,外层再加一层同样的防水材料,如此水便无法渗透到内腔,从而具有双重防水功能;另设两盏渗水警报灯,在前后腔各自中段最低位置各设一个低洼处,固定上一根小电线,两灯放置在同一侧鱼眼中,另一侧鱼眼在电力不足时用作警示灯;电线与电池闪光灯连接时,灯光闪亮,将两低洼处的电线剪开一小缺口,则灯熄灭;当内腔有漏水时,水会先汇集在低洼处,水导电而使灯闪亮从而达到报警效果。通过探头可及时发现,立即将鱼收回,倒出水,查找渗水原因,并修复,如此可确保内脏不被水淹毁。探头设在额头中轴线上端,两眼突出的后侧部分装上弓形反光镜,这样探头就能通过反光镜看到鱼胸腹下及周围的状况。经多次在水中测试,本机器鱼在脱去鱼网时,开足马力,双尾翼协调张合摆动配上双胸鳍划摆,潜游速度可达每秒4. 2米以上,时速突破15公里。携带鱼网为3. 5米每秒,时速约12公里。充电池使用4000mhA两组并联,可正常连续工作5小时。本机器鱼对金鱼、 昂刺鱼、黑鱼、泥鳅、黄鳝、虾蟹等动作缓慢的鱼类,无论是网捞还是嘴咬,都能轻易捉住,其它速度较快的鱼类如草鱼、鲤鱼、鲫鱼等也能捉住。但操作要稍熟练和需要技巧或使用电击辅助。当然这些都要在宽敞无障碍无处藏身的清水、静水的湖泊水池中才行。本机器鱼不但可供捕捞作业,还可供发展休闲娱乐遥控捕鱼游戏的新型产业,前景可观。
权利要求
1、齿轮轴臂曲柄驱动U形轴臂致机器鱼尾摆动或鱼鳍划摆机制,其中包括电机、减速齿轮、转轴臂曲柄、U形臂、尾翼或鱼鳍等装置,其工作机制如下当接通电源,电机带动所有齿轮运转,齿轮轴曲柄就绕轴心兜圈,夹在U形臂中的齿轮轴臂曲柄推着U形臂使之左右摆动,双尾翼也随之做相对摆动。
2、双尾翼协调张合摆动驱动机器鱼身前进机制,其中包括半扁漏斗形的双尾翼装置, 其工作机制如下双尾翼设计成半扁漏斗形,两尾翼上下面及后跟间用橡皮褶连接,以保证挤水时,水从向后挤出;双尾翼合上时,呈扁漏斗形,即尾翼内侧设计成略凹陷状,外侧做成流水线略凸状,上下两齿轮曲轴设成180度角;双尾翼在闭合的过程中,双翼间的水被向后挤出,水对尾翼产生一个向鱼头方向的反作用力,使鱼平稳地前进。
3、螺栓轴旋转驱动齿轮臂转动致机器鱼身转向机制,其中包括螺栓、转轴齿轮臂、后躯体等,其工作机制如下齿轮臂的齿轮与螺栓接触的部分,夹在螺栓和螺纹之间,完全受到螺纹的钳制,当电流接通时,电机带动螺栓轴转使齿轮臂转动,根据杠杆原理,带动鱼后段躯体的偏摆以及左右胸鳍的划摆;当后段躯体左摆时,前进的鱼体就会受到水向左的推力, 鱼身则向左转,相反则往右转;再配合上左右胸鳍的划摆,转向将更快,即使是鱼尾不动, 只要一侧胸鳍划摆也可自由转弯或转圈;如果螺栓没有转动,即使鱼尾和鱼身受到外力的冲击,与齿轮臂联体的中前段躯体,也无法绕转轴转动,从而使鱼身的转向更稳、更准、更敏捷。
4、空气泵与气囊(软)组合改变浮力实现机器鱼身沉浮机制,其中包括电机、螺栓、螺帽、活塞、气缸、气管道、气囊等装置,其工作机制如下当电源接通,螺栓转动,电机、转轴及活塞向尾部移动,气囊受充气膨胀,鱼头因浮力上升,同时,因电机、转轴及活塞后移,鱼体重心随之后移,促使鱼头翘起,活像真鱼向上游;鱼头中的气囊设在封闭腔外,确保气囊的胀缩改变浮力,使鱼头下探或上扬;当电流改变方向时,鱼体重心前移,气囊收缩,鱼头就会向下潜游。
5、螺栓轴旋转而螺帽固定驱动活塞进退机制,其中,螺栓与活塞自由连接即活塞与螺栓是可转不可移的连接,其工作机制如下当螺栓顺时针旋转时,螺栓推着活塞往前移;当电流方向改变,螺栓逆时针旋转,螺栓拉着活塞后移。
6、机器鱼鱼嘴咬鱼捕捞机制,其中包括鱼嘴上颂、下颂、转轴、齿轮臂、螺栓、电机等装置,所有这些装置均设在鱼头内腔部,下颂设关闭间,鱼嘴上下颂部分用柔韧性强但稍硬的塑胶制作,以防止咬住的猎物逃脱或将猎物咬伤,其工作机制如下通过螺栓轴旋转驱动齿轮臂转动从而控制鱼嘴开合一当电源接通时,螺栓逆时针旋转,鱼嘴张开;追上鱼时, 改变电流方向,鱼嘴闭合即鱼嘴咬住猎物。
7、机器鱼网兜捕捞机制,其中包括鱼网、螺丝、接头、齿轮臂、螺栓、电机等装置,其结构设计如下U形鱼网兜设在鱼胸腹下,其余装置设在鱼体腔内,转轴两端从躯体两侧延伸出体外,并向下折成90度角,两端与U形网口两端钢丝用接头接上,旋紧螺丝固定(U形网用不锈钢丝和鱼线制成);其工作机制如下通过螺栓轴旋转驱动齿轮臂转动致鱼网开合一当电源接通时,螺栓逆时针旋转,鱼网张开;追上鱼时,改变电流方向,鱼网闭合兜住猎物。
8、电击辅助捕捞机制,其工作机制如下在鱼头上装上电棒,接近猎物时将其短暂电晕,再用鱼嘴咬住或鱼网兜打捞。
9、防止螺栓过度旋转机制,其工作原理如下将螺栓轴两端螺纹磨去1-2圈,因活塞在偏离气缸中段线时,会产生负压,该压力能助螺栓实现倒转;当活塞处于气缸中间时,活塞两侧压力相等,往前移时,内腔空气变少,则气压减弱,此时活塞的外侧压力比内侧大,活塞受到内向作用力,使螺栓的螺纹与螺帽的螺纹始终处于接触状态,从而实现倒转;反之亦然。
10、机器鱼内腔防渗水及其报警装置,如图8所示,其中包括转轴、外层圆管、内层圆管、外层橡皮管、内层橡皮管、鱼眼、警报灯等装置,其工作机理如下内层小橡皮管的两端分别套在内层圆管接头上,外层橡皮管两端套在外层圆管接头上;外层橡皮管使用透明的橡皮管,以便易于发现外层是否漏水;圆管咀接头一端与鱼身联体,与内腔连通,另一端与橡皮管套接,橡皮管另一端与封闭的圆管咀接头套接,此端封闭的圆管咀接头与转轴固定联体,外层再加一层同样的防水材料,如此水便无法渗透到内腔,从而具有双重防水功能; 另设两盏渗水警报灯,在前后腔各自中段最低位置各设一个低洼处,固定上一根小电线,两灯放置在同一侧鱼眼中,另一侧鱼眼在电力不足时用作警示灯;电线与电池闪光灯连接时, 灯光闪亮,将两低洼处的电线剪开一小缺口,则灯熄灭;当内腔有漏水时,水会先汇集在低洼处,水导电而使灯闪亮从而达到报警效果。
全文摘要
本发明是一种由双尾翼协调张合摆动和双胸鳍协调划摆提供动力、双关节、可视频的遥控捕捞仿生机器鱼,特点是速度快、转弯灵活、防水性好、稳定性强、能捕鱼、工作时间长、可视频。本发明关键技术包括齿轮轴柄推动U形轴臂致动装置,使尾翼摆动和双胸鳍划摆具有连贯、快速、平稳、高效、力大等特点;螺栓旋转驱动齿轮臂运转装置,可实现鱼身转向、鱼嘴闭合和鱼网收放,且快捷、精确又牢靠;双层圆管咀接头套双层橡皮管防渗水及内腔防渗水报警装置,使鱼腹内机构安全有保障;空气泵与气囊巧妙组合灵活应用机制,使机器鱼上浮时头上扬、下沉时头下探,既仿生又可提高灵活性和潜水速度;视频、遥控集成机制,以实现假鱼追捕到真鱼功能。
文档编号B63C11/00GK102442417SQ20111003217
公开日2012年5月9日 申请日期2011年1月30日 优先权日2010年9月30日
发明者张世广 申请人:张世广
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1