一种仿生机器鱼的浮潜机构的制作方法

本实用新型涉及仿生机器鱼技术领域，特别是一种仿生机器鱼的浮潜机构。

背景技术：

现有设计的仿生机器鱼设计时没有考虑鱼体C形转弯时，浮潜机构会相对鱼体中心发生一定的扭转，有可能对鱼尾的摆动关节造成转动干扰，造成游动脱节现象。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种利用重心的偏移，改变仿生机器鱼鱼头的俯仰角，从而完成上浮和下潜运动的深度控制方法。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种仿生机器鱼的浮潜机构，用以控制仿生机器鱼的上浮和下潜，其特征在于：包括支架，支架上设置有丝杆，丝杆沿仿生智能机器鱼鱼身长度方向设置，丝杆一端固定于支架上，另一端与电机的输出轴固定连接，在丝杆上套设有配重滑块，电机正反转动带动丝杆转动、并带动配重滑块在丝杆上来回滑动，丝杆上固定连接有编码器；

支架底部沿丝杆长度方向的两端分别连接有一个转轴和一个滚球；

还包括底座，底座上设置有弧形轨道，弧形轨道的两端各设置有一个挡块，支架通过底部的转轴与底座转动连接，支架底部的滚球位于弧形轨道内，且沿着该弧形轨道滚动。

鱼体进行C形转弯时，鱼体内的浮潜机构会发生一定程度的扭转，设计与其转动连接的底座就是为了满足其可能发生的转动动作，底座上设置转轴使支架与底座相对转动，底座上设置弧形轨道限定了支架的转动轨迹，并在左右转动的行程末端设置了挡块，防止转动过程中脱离轨道。

浮潜工作原理是：在平衡状态下，配重滑块处于中间位置。此时鱼头处于水平位置，俯仰角为零，机器鱼在二维平面内运动；当机器鱼要进行浮潜运动时，配重滑块往前或者往后移动。鱼头将与水平面产生一个夹角，机器鱼除了在水平面内运动，还在竖直平面内运动。电机转动带动丝杆转动，配重滑块移动，碰到限位开关后，电机停止供电，仿生机器鱼上浮或下潜，电机再接受反转指令，配重滑块回移到初始中间位置，保持平衡；编码器与电机转轴一体转动，编码器每转过单位的角度，编码器就会获得一个脉冲信号，对其细分，计算出码盘转动角度，从而计算出重力块移动距离，以得到下潜角度，使其在上升下潜运动中可以在指定时间到达指定位置。

优选地，支架与其中一个挡块之间设置有弹簧，弹簧与支架连接的一端还连接有限位块。支架向设置有弹簧的一侧偏转时，因为弹簧及限位块阻力的作用，弹簧不会被压缩很多，限制了支架向该侧的偏转，支架向没有设置弹簧的一侧偏转时，因为弹簧会受拉，也会限制支架向该侧的偏转。

进一步优选地，支架与两个挡块之间均设置有弹簧，弹簧与支架连接的一端还连接有限位块。支架向底座两侧偏转时，均因为弹簧及限位块阻力的作用，限制了支架的偏转。

作为本实用新型的优选实施例，所述底座为扇形结构，支架沿扇形底座的径向设置。扇形结构好加工，且能够整体上减轻鱼体的重量，扇形的弧长与底座的弧形轨道对应，方便加工，也符合支架的转动规律。

优选地，所述编码器选取WTK-20光电旋转编码器和100线金属码盘。

优选地，支架底部固定或转动连接有一个连接杆，连接杆连接滚球的一端具有一个开口大于180度的弧形腔体，滚球转动设置于该弧形腔体中。滚球在连接杆的弧形腔体以及底座的弧形轨道内转动，一方面支撑了底座上部支架的重量，另一方面滚动设计减小了鱼体转弯时，支架与底座之间的摩擦力。

本实用新型采用上述方案后，具有如下技术效果：

本实用新型在考虑鱼体C形转弯时，浮潜机构会相对鱼体中心发生一定扭转情况下，设计了一种仿生机器鱼的浮潜机构，鱼体转弯时内部起到浮潜作用的支架在底座上同步偏转，会使仿生机器鱼游动更符合真实鱼类游动曲线，浮潜机构利用重心的偏移，改变仿生机器鱼鱼头的俯仰角，从而完成上浮和下潜运动，简化了机构设计结构。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是图1的俯视图结构。

图3是图2中A-A的剖视图。

具体实施方式

当仿生机器鱼的重心和浮心处于同一直线上时，其在水中将保持平衡状态；若重心往前偏移，为了在水中保持，仿生机器鱼的鱼头将向下倾斜；反之，若重心向后偏移，仿生机器鱼的鱼头将向上倾斜。基于该原理，本申请设计了如图1所示的浮潜机构。

如图1所示，一种仿生机器鱼的浮潜机构，用以控制仿生机器鱼的上浮和下潜，包括支架2和底座1，支架2上设置有丝杆20，丝杆20沿仿生智能机器鱼鱼身长度方向设置，丝杆20一端固定于支架2上，该端所在支架上设置有限位开关，另一端与电机21的输出轴固定连接，在丝杆20上套设有配重滑块22，电机21正反转动带动丝杆20转动、并带动配重滑块22在丝杆20上来回滑动，丝杆20上固定连接有编码器23；

支架2底部沿丝杆长度方向的两端分别连接有一个转轴6和一个滚球7；

底座1上设置有弧形轨道8，弧形轨道8的两端各设置有一个挡块3，支架2通过底部的转轴与底座1转动连接，支架2底部的滚球7位于弧形轨道8内，且沿着该弧形轨道8滚动。

本实施例中编码器选取WTK-20光电旋转编码器和100线金属码盘，还可以根据需要用其他型号的编码器。

本实用新型中可以在支架2与其中一个挡块3之间设置有弹簧4，弹簧4与支架2连接的一端还连接有限位块5，还可以在支架2与两个挡块3之间均设置有弹簧4，弹簧4与支架2连接的一端还连接有限位块5。

如图2所示，本实用新型的优选实施例中，所述底座1为扇形结构，支架2沿扇形底座1的径向设置。

如图3所示，支架2底部固定或转动连接有一个连接杆9，连接杆9连接滚球7的一端具有一个开口大于180度的弧形腔体，滚球7转动设置于该弧形腔体中。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。