专利名称：智能仿生机器海豚的制作方法
智能仿生机器海豚
技术领域：
本发明涉及一种智能机器，特别涉及一种智能仿生机器海豚。背景技术：
鲸豚类和鱼类经过漫长的进化，表现出了非凡的水中运动能力。与鱼类相比，海豚在游动性能、灵活性、声纳探测和减阻机制等方面的表现尤为突出。模拟海豚的背腹式运动机理开发新型的水下航行系统，是微型智能潜艇和水下机器人发展的一个方向。在国际上，从机器人学的角度出发，美国麻省理工学院(MIT)于1994年率先研制了世界上第一条真正意义上的仿生金枪鱼RoboTuna。日本在1999年研制了一条自主驱动的智能仿生机器海豚，该智能仿生机器海豚是高速游动海洋生物海豚的简化模型。国内在这个领域的研究起步较晚，代表性的是北京航空航天大学于2001年成功研制了仿生机器鱼。由于机器海豚开发研制的诸多困难，针对机器海豚的理论和技术研究尚处于起步阶段。一种智能仿生机器海豚，其主要由刚性海豚头、弹性海豚体和仿鳍机构组成。它采用多关节串联的尾部上下摆动机构实现背腹式运动，用左右摆动的转弯机构实现机动运动，基本实现了海豚的仿生推进、转弯、静水运动平衡等运动。然而，上述智能机器机器海豚，是根据鰺科模式(Carangiform)设计的，整体上主要是刚性海豚头和弹性海豚体两部分，即由一个关节组成。海豚头和海豚体的长度比例大约是1 1，其推进力主要由后半部的弹性海豚体部产生，使智能仿生机器海豚运动时的转弯半径较大，向心力较小，降低了海豚的游动性能和机动性。
发明内容鉴于上述状况，有必要提供一种游动性能和机动性能较好的智能仿生机器海豚。—种智能仿生机器海豚，其包括海豚头部、海豚体部、尾鳍机构、第一弹性连接件及第二弹性连接件，该第一弹性连接件的两端分别固定连接该海豚头部与该海豚体部，该第二弹性连接件的两端分别固定连接该海豚体部与该尾鳍机构。进一步地，该海豚头部包括壳体及收容于该壳体内的重心调节装置，该重心调节装置用于改变该智能仿生机器海豚的重心位置。进一步地，该重心调节装置包括电机安装板、电机、配重块、摆动架、大齿轮、小齿轮、滚动体、滚动槽体及安装座；该电机安装板固定在该壳体上；该电机安装在该电机安装板上；该摆动架与该大齿轮固定连接，且套设于该电机的输出轴上；该配重块安装在该摆动架上，随该摆动架的摆动一起运动；该小齿轮与该滚动槽体固定连接；该滚动槽体铰接在该安装座上，该安装座安装在该壳体上；该滚动体放置在该滚动槽体内，该滚动槽体内部设有多个相互间隔的凸块。进一步地，该重心调节装置包括电机安装板、电机、配重块、摆动架、伸缩件、滚动体、滚动槽体及安装座；该电机安装板固定在该壳体上，该电机安装在该电机安装板上；该摆动架及滚动槽体分别与该伸缩件的两端固定连接，且该摆动架套设于该电机的输出轴
4上；该配重块安装在该摆动架上，随该摆动架的摆动一起运动；该滚动槽体铰接在该安装座上，该安装座安装在该壳体上；该滚动体放置在该滚动槽体内，该滚动槽体内部设有多个相互间隔的凸块；通过该伸缩件的伸缩运动，使该滚动体在该滚动槽体内的滚动。进一步地，该重心调节装置包括竖直调节机构和水平调节机构；该竖直调节机构包括竖直电机安装板、竖直电机、配重块及摆动架；该竖直电机安装板固定在该壳体上；该竖直电机安装在该电机安装板上；该摆动架固定连接在该竖直电机的输出轴上；该配重块安装在该摆动架上，随该摆动架的摆动一起运动；该水平调节机构包括水平电机安装板、水平电机、滚动体、滚动槽体及安装座；该水平电机安装板固定在该壳体上；该水平电机安装在该水平电机安装板上；该滚动槽体与该水平电机的输出轴固定连接；该滚动槽体铰接在该安装座上；该安装座安装在该壳体上；该滚动体放置在该滚动槽体内；该滚动槽体内部设有多个相互间隔的凸块，用以限定该滚动体的滚动。进一步地，该海豚头部还包括设置于该壳体内且具有伸缩气缸的储水腔装置，该储水腔装置开设有吸水孔和排气孔，该储水腔装置的吸水、排气和排水通过该伸缩气缸的驱动进行。进一步地，还包括对称地设于该海豚头部两侧的两个胸鳍机构；每一胸鳍机构包括胸鳍电机、安装板、胸鳍、转动连杆、第一连杆座、第二连杆座及轴承；该安装板固定在该海豚头部上；该胸鳍电机安装在该安装板上；该第一连杆座固定在该胸鳍电机的输出轴上；该第二连杆座与该第一连杆座固定连接；该转动连杆与该第二连杆座固定连接；该胸鳍固定在该转动连杆上；该轴承连接于该转动连杆和该海豚头部之间，以减小该转动连杆与该海豚头部之间的摩擦力。进一步地，还包括用于控制该海豚体部相对于该海豚头部转动的转弯机构；该转弯机构包括连接杆、电机支架、转弯电机、转弯支架及转弯连接体；该连接杆固定连接于该海豚头部与该电机支架之间；该转弯电机安装在该电机支架上；该转弯支架与该转弯电机的输出轴固定连接；该转弯连接体固定连接于该转弯支架与该海豚体部之间。进一步地，还包括驱动该尾鳍机构运动的正弦推进机构。进一步地，该尾鳍机构包括上连接套、下连接套、电机支架、尾鳍转弯支架、尾鳍电机、尾部连接体及尾鳍；该上连接套与该下连接套相配合形成一连接套，且与该电机支架固定连接；该尾鳍电机安装在该电机支架上；该尾鳍电机的输出轴与该尾鳍转弯支架固定连接；该尾部连接体固定在该尾鳍转弯支架上；该尾鳍与该尾部连接体固定连接。上述智能仿生机器海豚采用第一弹性连接件固定连接于海豚头部和海豚体部之间，形成第一个柔性关节多关节；第二弹性连接件固定连接于海豚体部与尾鳍机构之间，形成第二个柔性关节。该多个柔性关节使智能仿生机器海豚运动时的转弯半径变小，增加了智能仿生机器海豚转弯时的向心力，提高了智能仿生机器海豚的游动性能和机动性。
图1为实施例一的智能仿生机器海豚的立体图；图2为图1所示智能仿生机器海豚的局部剖视图；图3为图2中沿III-III线的剖面图；图4为图1所示智能仿生机器海豚的重心调节装置的立体图5为图1所示智能仿生机器海豚的胸鳍结构的立体图；图6为图1所示智能仿生机器海豚的转弯机构的立体图；图7为图1所示智能仿生机器海豚的正弦推进机构的主传动机构的立体图；图8为图1所示智能仿生机器海豚的正弦推进机构的调幅机构的立体图；图9为图1所示智能仿生机器海豚的尾鳍机构的立体图；图10为实施例二的智能仿生机器海豚的重心调节装置的立体图；图11为实施例三的智能仿生机器海豚的重心调节装置的局部立体图；图12为实施例三的智能仿生机器海豚的重心调节装置的局部立体图。
具体实施方式
下面主要结合
本发明的具体实施方式
。请参阅图1至图3，实施例一的智能仿生机器海豚100根据具有较高推进效率和推进速度的鰺科加新月形尾鳍模式设计，其包括海豚头部110、两个胸鳍机构120、第一弹性连接件130、转弯机构140、海豚体部150、正弦推进机构160、第二弹性连接件170及尾鳍机构180。两个胸鳍机构120对称地设于海豚头部110的两侧。第一弹性连接件130的两端分别固定连接海豚头部110与海豚体部150。第二弹性连接件170的两端分别固定连接海豚体部150与尾鳍机构180。转弯机构140设于海豚体部150内，用于控制海豚体部150 相对于海豚头部110转动。正弦推进机构160设置于海豚体部150内，用于驱动尾鳍机构 180运动。海豚头部110包括壳体111、重心调节装置112、控制装置113、传感器装置114、储水腔装置115、电源系统116及驱动器装置117。重心调节装置112、控制装置113、传感器装置114、储水腔装置115、电源系统116及驱动器装置117均收容于壳体111内。在本实施例中，壳体111包括上海豚头部1113、下海豚盖1114及背鳍1115。上海豚头部1113和下海豚盖1114大致呈扁平或纺锤流线型。上海豚头部1113与下海豚盖1114 在其配合面分别设置有凸椎与凹槽(图未示)，用以将上海豚头部1113与下海豚盖114密封形成一个用于收容控制装置113、传感器装置114、储水腔装置115、电源系统116及驱动器装置117的腔体(图未标)。上海豚头部1113上开设有用于充电与漏电的测量孔1116。 背鳍1115设于上海豚头部1113的外表面，背鳍1115上安装有遥控天线(图未标)和指示灯1117等。需要说明的是，壳体111也可由左右海豚头部两部分组成。请参阅图4，重心调节装置112包括电机安装板1121、电机1122、配重块1123、摆动架1124、大齿轮1125、小齿轮1126、滚动体1127、滚动槽体11 及安装座11四。电机安装板1121固定在壳体111上。电机1122安装在电机安装板1121上。摆动架IlM与大齿轮1125固定连接，且套设于电机1122的输出轴上。配重块1123安装在摆动架IlM上，随摆动架IlM的摆动一起运动。小齿轮11 与滚动槽体11 固定连接。滚动槽体11 铰接在安装座11 上，安装座11 安装在壳体111上。滚动体1127放置在滚动槽体11 内，滚动槽体11 内部设有多个相互间隔的凸块(图未标)，用以限定滚动体11 滚动。 凸块的形状可以为圆形、椭圆形等多种形状。滚动体1127和滚动槽体11 可根据需要设置一对、两对、多对等。配重块1123和滚动体1127的材料可以为密度较大的重金属，如铅、 铜等。
当电机1122转动时，带动摆动架IlM和配重块1123 —起转动，同时，固连在摆动架IlM上的大齿轮1125与小齿轮11 啮合传动，使与小齿轮11 固定连接的滚动槽体 1128摇动，从而使滚动体1127在滚动槽体11 内滚动。配重块1123由于转动，其位置在海豚体部150内发生了变化，同时，滚动槽体11 摇动角度的变化，使滚动体1127在滚动槽体11 上处于不同的位置，从而在配重块1123和滚动体1127的共同作用下，达到了改变智能仿生机器海豚100的重心位置的目的。重心调节装置112仅需一个电机1122驱动， 就可实现智能仿生机器海豚100的重心位置的改变，因此，重心调节装置112结构简单且操作方便、高效。请参阅图3，储水腔装置115设置于海豚头部110内。储水腔装置115开设有吸水孔1151和排气孔1152。储水腔装置115具有伸缩气缸(图未示)，储水腔装置115的吸水、排气和排水通过伸缩气缸的驱动进行。需要说明的是，储水腔装置115的吸水、排气和排水也可通过其它驱动机构的驱动进行，如直线电机等。储水腔装置115也可设置在海豚头部110的其它位置或者海豚体部150中适合的位置。当智能仿生机器海豚100需要改变在水中的深度位置时，通过伸缩气缸的伸缩运动，实现储水腔的排水、吸水过程，储水腔水量的变化，配合重心调节装置112的运动，实现了智能仿生机器海豚100在不同深度的水中潜游，扩大了智能仿生机器海豚100的游动范围，同时也可增大智能仿生机器海豚100的沉浮性能和静稳性。请参阅参看图1、图2和图5，每个胸鳍结构120包括胸鳍电机121、安装板122、胸鳍123、转动连杆124、第一连杆座125、第二连杆座126、轴承127。安装板122固定在海豚头部110上。胸鳍电机121安装在安装板122上。第一连杆座125固定在胸鳍电机121的输出轴上。第二连杆座126与第一连杆座125固定连接。转动连杆124与第二连杆座126 固定连接。胸鳍123可由刚性或者柔性材料制成，其形状可以是三角形、方形、矩形等流线体形状。胸鳍123固定在转动连杆IM上。轴承127连接于转动连杆IM和海豚头部110 之间，以减小转动连杆1 与海豚头部110之间的摩擦力。工作时，胸鳍电机121的转动，而带动第一连杆座125及第二连杆座126的转动， 使与转动连杆124固定连接的胸鳍123转动和摆动，实现胸鳍123的拍水、击水动作。胸鳍123的转动和摆动，可以提高智能仿生机器海豚100游动的机动性能和静稳性，并且可以作为辅助的推进和制动系统。如当智能仿生机器海豚100受到主要是从上往下的冲击时，通过胸鳍机构120的胸鳍123不停地转动，产生水动升力来使垂直方向的力平衡，以避免智能仿生机器海豚100的下沉。对称的胸鳍机构120的胸鳍123的设计，使胸鳍 123在转动和摆动过程中，在垂直方向上的力所产生的偏转力偶相互抵消，提高了智能仿生机器海豚100的静稳性。并且，通过胸鳍机构120的胸鳍123不对称的运动以及运动的相位差，配合转弯机构140的运动等，可以使智能仿生机器海豚100获得良好的机动性能。胸鳍123的拍水、击水运动，有助于增加智能仿生机器海豚100的前进推力、转弯向心力和静稳性等。第一弹性连接件130固定连接于海豚头部110和海豚体部150之间，实现智能仿生机器海豚100的第一个柔性关节。在本实施例中，第一弹性连接件130为连接弹簧。请同时参阅图3及图6，转弯机构140包括连接杆141、电机支架142、转弯电机 143、转弯支架144及转弯连接体145。连接杆141固定连接于海豚头部110与电机支架142之间。转弯电机143安装在电机支架142上。转弯支架144与转弯电机143的输出轴固定连接。转弯连接体145固定连接于转弯支架144与海豚体部150之间。当转弯电机143转动时，带动转弯支架144转动，使海豚体部150相对于海豚头部 110转动，从而实现了智能仿生机器海豚100的转弯。转弯机构140与第一弹性连接件130 相配合，实现了智能仿生机器海豚100的第一个柔性关节的运动。在智能仿生机器海豚100 转弯等运动时，第一弹性连接件130在变形时储存了弹性势能，在智能仿生机器海豚100回正时给予了海豚头部110和海豚体部150较大的正回复力，达到了节能、高效的目的。请同时参阅图1、图7及图8，正弦推进机构160包括主传动机构162和调幅机构 164。主传动机构162包括第一伺服电机1621、减速器1622、传动齿轮组1623、中空的传动轴1624、底座1625、滑槽16 、直齿条1627、扇齿16 、扇齿转动轴16 、摆动连杆1630、 扇齿底座1631、骨架1632。第一伺服电机1621的输出轴与减速器1622固定连接。减速器1622的输出轴与传动齿轮组1623的其中一传动齿轮固定连接。传动齿轮组1623的另一传动齿轮与传动轴 1624的输入端固定连接。传动轴16M由底座1625支撑，且传动轴16M的输出端与调幅机构164固定连接。滑槽16 与直齿条1627基本垂直地固定连接。直齿条1627与扇齿 1628相啮合。扇齿16 的输出端与摆动连杆1630固定连接。摆动连杆1630作为动力输出端与尾鳍机构180相连来模拟智能仿生机器海豚100的背腹式运动。调幅机构164由第二伺服电机1641、联轴器1643、调幅支架1642、1644、蜗杆 1645、蜗轮1646、螺纹连杆1647、蜗轮轴承座1648及调幅机构安装板1649。第二伺服电机1641的输出轴通过联轴器1643与蜗杆1645相连。蜗杆1645与蜗轮1646共同形成具有自锁功能的传动机构。蜗轮1646的输出端与螺纹连杆1647通过具有自锁性的螺纹进行连接，且螺纹连杆1647的输出端在滑槽16 内可滑动。调幅机构安装板1649与传动轴16 的输出端固定连接。需要调幅时，第二伺服电机1641启动后，通过第二伺服电机1641的正、反转运动，使螺纹连杆1647上下移动，从而实现调节智能仿生机器海豚100的尾鳍机构180摆动幅度的目的。上述调幅机构164具有单向自锁性的蜗杆1645与蜗轮1646和具有自锁功能的螺纹传动方式配合的蜗轮1646与螺纹连杆1647，可实现精确控制和消除尾鳍机构180运动受到的来自水流的反作用力影响。正弦推进机构160运转时，首先是第一伺服电机1621启动带动减速器1622，减速器1622带动外传动齿轮组1623，传动齿轮组1623带动传动轴16M转动，传动轴16M的输出端通过调幅机构安装板1649带动调幅机构164 —起转动，调幅机构164的螺纹连杆1647 在滑槽16 内滑动，从而带动直齿条1627以正弦规律做上下滑动运动，同时，带动与直齿条1627啮合的扇齿16 上下摆动，进而带动摆动连杆1630实现正弦规律的摆动。当需要调节摆动幅度时，第二伺服电机1641运转，通过联轴器1643连接带动蜗杆 1645转动，蜗杆1645带动蜗轮1646转动，从而通过蜗杆1645与蜗轮1646构成的传动机构而带动螺纹连杆1647上下运动，进而改变螺纹连杆1647在滑槽16 中运动的位移，从而实现调整运动幅度的目的。上述蜗杆1645与蜗轮1646构成的传动机构具有单向自锁功能，且能在正弦推进机构160运转情况下，进行幅度调节，同时，由于螺纹连杆1647内部的
8螺纹的自锁性作用使智能仿生机器海豚的尾鳍的运动不会影响正弦推进机构160的主传动机构162和调幅机构164的运动，使得调节过程非常顺畅，从而可以实现随时都能精确控制智能仿生机器海豚100的尾鳍机构180以不同幅度和角度摆动的目的。因此，上述正弦推进机构160的控制精确性较高。正弦推进机构160通过主传动机构162的伺服电机1621，只需单一方向转动，就可驱使智能仿生机器海豚100正弦推进，达到高效、灵活的目的，通过调幅机构164，实现了正弦推进机构160的摆幅可调，并且所设计的蜗轮 1646、蜗杆1645具有自锁性，使动力传动只能单方向进行，减少了尾鳍机构180的反馈影响，使传动更精确，同时提高了效率。需要说明的是，本实施例的正弦推进机构160也可采用其它正弦推进机构代替， 例如，中国专利申请CN200610112795. 0中的正弦推进机构。请再次参阅图1至图3，第二弹性连接件170固定连接于海豚体部150与尾鳍机构 180之间，实现智能仿生机器海豚100的第二个柔性关节。在本实施例中，第二弹性连接件 170为连接弹簧。在智能仿生机器海豚100转弯时，第二个柔性关节受到水的惯性力，产生了与第一个柔性关节同向的运动，这样就减少了智能仿生机器海豚100的转弯半径，第二弹性连接件170在变形时同时积蓄了回复势能，在智能仿生机器海豚100回正时，第二弹性连接件170产生正的回复力，使智能仿生机器海豚100的游动更灵活和高效。请参阅图9，尾鳍机构180包括上连接套181、下连接套182、电机支架183、尾鳍转弯支架184、尾鳍电机185、尾部连接体186、尾鳍187。上连接套181与下连接套182相配合形成一连接套，并套设于摆动连杆1630上。上连接套181及下连接套182与电机支架183 固定连接。尾鳍电机185安装在电机支架183上。尾鳍电机185的输出轴与尾鳍转弯支架 184固定连接。尾部连接体185固定在尾鳍转弯支架184上。尾鳍186大致呈新月形状，与尾部连接体185固定连接。尾鳍机构180通过尾鳍电机185的转动，使尾鳍187可以改变击水攻角，同时与可调摆幅的正弦推进机构160配合，实现了智能仿生机器海豚100的背腹式推进。尾鳍机构 180的摆动，可以为尾鳍187的击水动作提供合适的击水攻角，可以进一步提高智能仿生机器海豚100的推进效率。另外，智能仿生机器海豚100的前进运动主要是由平动运动和摆动运动构成，通过正弦推进机构160和尾鳍机构180的控制，使尾鳍机构180的平动运动和摆动运动产生相位差，进一步提高智能仿生机器海豚100的推进效率。在海豚体部150和尾鳍机构180之间、海豚体部150与第二弹性连接件170之间设置有硅胶或者电活性聚合物(EAP)等仿真肌肉材料模拟海豚的后颈部(图未示)，使海豚尾部呈现流线型，减少形体阻力。鰺科加新月形尾鳍推进模式的推进力主要由尾鳍机构 180产生，后颈部作为连接尾鳍机构180和正弦推进机构160的力传输组件，具有存储弹性应变能的生物弹簧的作用。当智能仿生机器海豚100减速时，后劲部、第一弹性连接件130 及第二弹性连接件170 —起存储弹性应变能，并且在智能仿生机器海豚100加速过程中，后劲部、第一弹性连接件130及第二弹性连接件170的弹性势能得到释放，对提高推进效率具有重要的作用。后颈部和第一弹性连接件130及第二弹性连接件170共同作用，对实现跃水、乘浪、滑水、空中转体等复杂动作也有重要作用。进一步地，智能仿生机器海豚100的外面，还套有一层光滑仿生海豚外皮(图未示)，使智能仿生机器海豚100的整体更形象逼真，同时起到减少形体阻力、防水、密封的作用。仿生海豚外皮通过防水拉链等密封。进一步地，智能仿生机器海豚100的海豚头部110和海豚体部150的刚性较好，约占海豚身体的2/3，符合鰺科加新月形尾鳍模式设计的原则。由于海豚身体的前2/3部分的刚性很大，并且在游动过程中几乎保持刚性，这样，在智能仿生机器海豚100的机构设计中无需用复杂的机械结构来模拟身体的柔韧性，使设计简化。同时，海豚头部110及海豚体部 150的刚性设计，有助于在海豚头部110和海豚体部150内设置电源系统116、驱动器装置 117、重心调节装置112、控制装置113等。上述智能仿生机器海豚100采用第一弹性连接件130固定连接于海豚头部110和海豚体部150之间，形成第一个柔性关节多关节；第二弹性连接件170固定连接于海豚体部150与尾鳍机构180之间，形成第二个柔性关节。该多个柔性关节使智能仿生机器海豚 100运动时的转弯半径变小，增加了智能仿生机器海豚100转弯时的向心力，提高了智能仿生机器海豚100的游动性能和机动性。上述智能仿生机器海豚100采用鰺科加新月形尾鳍模式设计，包括流线型的刚性海豚头部110和刚性海豚体部150、后颈部和光滑仿生外形皮等，极大减少了形体阻力，提高了推进效率和推进速度。上述智能仿生机器海豚100的重心调节装置112，使智能仿生机器海豚100整体重心在竖直、水平方向都可以调节，改善了智能仿生机器海豚100的沉浮性能和静稳性，提高了智能仿生机器海豚100的抗倾覆能力、游动性能和机动性。上述智能仿生机器海豚100的储水腔装置115，使智能仿生机器海豚100可以适应不同深度的水中潜游，扩大了智能仿生机器海豚100的游动范围，同时也可增大智能仿生机器海豚100的沉浮性能和静稳性。上述智能仿生机器海豚100后颈部在智能仿生机器海豚100减速时和第一弹性连接件130及第二弹性连接件170 —起存储弹性应变能，并且在智能仿生机器海豚100加速过程中释放弹性应变能，实现跃水、乘浪、滑水、空中转体等复杂动作。上述智能仿生机器海豚100的各功能单元机构，如重心调节装置112、转弯机构 140、胸鳍机构120、正弦推进机构160、尾鳍机构180等，采用模块化设计和制造，使得智能仿生机器海豚100各功能单元机构具有相对独立性，降低了智能仿生机器海豚100整体设计的复杂程度，使智能仿生机器海豚100的结构设计、调试和维护等操作简单化。请参阅图10，实施例二的重心调节装置212与实施例一的重心调节装置112相似， 其不同之处在于实施例二的重心调节装置212包括伸缩件2121，伸缩件2121用于代替实施例一的重心调节装置112的大齿轮1125与小齿轮11沈。伸缩件2121的两端分别与摆动架21M和滚动槽体21 固定连接。伸缩件2121可以为伸缩连杆、伸缩气缸、弹簧等。工作时，通过伸缩件2121的伸缩运动，实现滚动体2127在滚动槽体21 内的滚动，最终在与配重块2123的共同作用下，达到改变智能仿生机器海豚100的重心位置的目的；请同时参阅图11及图12，实施例三的重心调节装置312包括竖直调节机构(图未标)和水平调节机构(图未标)。竖直调节机构主要调整重心在竖直方向的位置，水平调节机构主要调整重心在水平方向的位置。
竖直调节机构包括竖直电机安装板3121、竖直电机3122、配重块3123及摆动架 31M。竖直电机安装板3121固定在海豚头部110上。竖直电机3122安装在电机安装板 3121上。摆动架31 固定连接在竖直电机3122的输出轴上。配重块3123安装在摆动架 3124上，随摆动架31M的摆动一起运动。水平调节机构与实施例一的重心调节装置112相似，其包括水平电机安装板 3125、水平电机3126、滚动体3127、滚动槽体31 及安装座3129。水平电机安装板3125固定在海豚头部110上。水平电机31 安装在水平电机安装板3125上。滚动槽体31 与水平电机31 的输出轴固定连接。滚动槽体31 铰接在安装座31 上。安装座31 安装在海豚头部110上。滚动体3217放置在滚动槽体31 内。滚动槽体3127内部设有多个相互间隔的凸块，用以限定滚动体的滚动。工作时，竖直电机3122和水平电机31 的转动，分别使配重块3123和滚动体 3127的位置发生变化，达到改变竖直方向和水平方向的重心位置的目的。以上所述实施例仅表达了本发明的几个具体实施方式
，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1权利要求
1.一种智能仿生机器海豚，其包括海豚头部，其特征在于，该智能仿生机器海豚还包括海豚体部、尾鳍机构、第一弹性连接件及第二弹性连接件，该第一弹性连接件的两端分别固定连接该海豚头部与该海豚体部，该第二弹性连接件的两端分别固定连接该海豚体部与该尾鳍机构。
2.如权利要求1所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，该海豚头部包括壳体及收容于该壳体内的重心调节装置，该重心调节装置用于改变该智能仿生机器海豚的重心位置。
3.如权利要求2所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，该重心调节装置包括电机安装板、电机、配重块、摆动架、大齿轮、小齿轮、滚动体、滚动槽体及安装座；该电机安装板固定在该壳体上；该电机安装在该电机安装板上；该摆动架与该大齿轮固定连接，且套设于该电机的输出轴上；该配重块安装在该摆动架上，随该摆动架的摆动一起运动；该小齿轮与该滚动槽体固定连接；该滚动槽体铰接在该安装座上，该安装座安装在该壳体上；该滚动体放置在该滚动槽体内，该滚动槽体内部设有多个相互间隔的凸块。
4.如权利要求2所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，该重心调节装置包括电机安装板、电机、配重块、摆动架、伸缩件、滚动体、滚动槽体及安装座；该电机安装板固定在该壳体上，该电机安装在该电机安装板上；该摆动架及滚动槽体分别与该伸缩件的两端固定连接，且该摆动架套设于该电机的输出轴上；该配重块安装在该摆动架上，随该摆动架的摆动一起运动；该滚动槽体铰接在该安装座上，该安装座安装在该壳体上；该滚动体放置在该滚动槽体内，该滚动槽体内部设有多个相互间隔的凸块；通过该伸缩件的伸缩运动，使该滚动体在该滚动槽体内的滚动。
5.如权利要求2所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，该重心调节装置包括竖直调节机构和水平调节机构；该竖直调节机构包括竖直电机安装板、竖直电机、配重块及摆动架；该竖直电机安装板固定在该壳体上；该竖直电机安装在该电机安装板上；该摆动架固定连接在该竖直电机的输出轴上；该配重块安装在该摆动架上，随该摆动架的摆动一起运动；该水平调节机构包括水平电机安装板、水平电机、滚动体、滚动槽体及安装座；该水平电机安装板固定在该壳体上；该水平电机安装在该水平电机安装板上；该滚动槽体与该水平电机的输出轴固定连接；该滚动槽体铰接在该安装座上；该安装座安装在该壳体上；该滚动体放置在该滚动槽体内；该滚动槽体内部设有多个相互间隔的凸块，用以限定该滚动体的滚动。
6.如权利要求2所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，该海豚头部还包括设置于该壳体内且具有伸缩气缸的储水腔装置，该储水腔装置开设有吸水孔和排气孔，该储水腔装置的吸水、排气和排水通过该伸缩气缸的驱动进行。
7.如权利要求1所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，还包括对称地设于该海豚头部两侧的两个胸鳍机构；每一胸鳍机构包括胸鳍电机、安装板、胸鳍、转动连杆、第一连杆座、第二连杆座及轴承；该安装板固定在该海豚头部上；该胸鳍电机安装在该安装板上；该第一连杆座固定在该胸鳍电机的输出轴上；该第二连杆座与该第一连杆座固定连接；该转动连杆与该第二连杆座固定连接；该胸鳍固定在该转动连杆上；该轴承连接于该转动连杆和该海豚头部之间，以减小该转动连杆与该海豚头部之间的摩擦力。
8.如权利要求1所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，还包括用于控制该海豚体部相对于该海豚头部转动的转弯机构；该转弯机构包括连接杆、电机支架、转弯电机、转弯支架及转弯连接体；该连接杆固定连接于该海豚头部与该电机支架之间；该转弯电机安装在该电机支架上；该转弯支架与该转弯电机的输出轴固定连接；该转弯连接体固定连接于该转弯支架与该海豚体部之间。
9.如权利要求1所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，还包括驱动该尾鳍机构运动的正弦推进机构。
10.如权利要求1所述的智能仿生机器海豚，其特征在于，该尾鳍机构包括上连接套、 下连接套、电机支架、尾鳍转弯支架、尾鳍电机、尾部连接体及尾鳍；该上连接套与该下连接套相配合形成一连接套，且与该电机支架固定连接；该尾鳍电机安装在该电机支架上；该尾鳍电机的输出轴与该尾鳍转弯支架固定连接；该尾部连接体固定在该尾鳍转弯支架上； 该尾鳍与该尾部连接体固定连接。
全文摘要
一种智能仿生机器海豚，其包括海豚头部、海豚体部、尾鳍机构、第一弹性连接件及第二弹性连接件，该第一弹性连接件的两端分别固定连接该海豚头部与该海豚体部，该第二弹性连接件的两端分别固定连接该海豚体部与该尾鳍机构。上述智能仿生机器海豚采用第一弹性连接件固定连接于海豚头部和海豚体部之间，形成第一个柔性关节多关节；第二弹性连接件固定连接于海豚体部与尾鳍机构之间，形成第二个柔性关节。该多个柔性关节使智能仿生机器海豚运动时的转弯半径变小，增加了智能仿生机器海豚转弯时的向心力，提高了智能仿生机器海豚的游动性能和机动性。
文档编号B63H1/36GK102180249SQ20111008997
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者何凯, 刘鹏, 杜如虚, 欧协锋 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院