一种机器鱼的制作方法

本实用新型涉及一种机器鱼，尤其是一种小巧灵活、动力充沛的机器鱼。

背景技术：

常见的仿鯵科机器鱼的转动关节基本在3个以内，虽然3关节机器鱼能够基本展现鱼类的游动效果，但是由于关节数较少，其运动看起来还是略显生涩，并不能很好的呈现出鱼类的流线型游动效果。

授权公告号为CN1256219C，专利名称为“机器鱼”的中国专利中公开了一种“机器鱼”，采用了头部驱动系统、中段控制系统及尾部平衡随动系统的三段式结构，头部做成中空形式，用于存放电池和控制板等必要构件；中段控制系统由伺服电机顺次连接而成，主要用于摆动，为机器鱼的运动提供条件。鱼尾也是一个比较重要的部位，鱼类的运动主要是靠尾鳍的摆动来实现，同样机器鱼的运动也要靠尾鳍击水而产生推动力。

但是，该机器鱼还是存在着许多缺陷，如：(1)结构复杂，导致成本较高；(2)因中段结构因素导致动力输出有限，影响机器鱼的运动灵活性；(3)尾鳍与鱼体的连接不够牢固，在运动过程中可能由于扭矩过大而折断。

授权公告号为CN204017363U，专利名称为“双轴舵机结构”中公开了一种双轴舵机结构。舵机包括有舵机壳和舵轴，舵轴包括两根同轴设置、且对称地布置于舵机壳外侧的输出轴。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单合理，体积小巧，运动灵活，环境适应性强的机器鱼。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器鱼，包括鱼头部、鱼身部及鱼尾部，所述鱼头部内设有密封防水的器件腔，该器件腔内安装有电源和控制单元；

鱼身部包括有若干依次串接的舵机单元，该舵机单元包括有受控于控制单元的双轴舵机，该双轴舵机上两根输出轴处固定有连接架，其中鱼身部的长度方向为行进方向，两输出轴的轴向与行进方向相垂直；

首舵机单元的双轴舵机与鱼头部固定连接，次舵机单元的双轴舵机与前一舵机单元的连接架固定连接，尾舵机单元的连接架与所述鱼尾部固定连接；

鱼身部外包覆有防水层，该防水层为挠性材料制成，电源与控制单元、及各舵机单元的双轴舵机通过导线电联接。

本实用新型的有益效果是：双轴舵机包括有舵机壳，该舵机壳内安装有伺服电机、伺服电机控制电路和减速齿轮组，减速齿轮组的输出端为两根同轴设置的输出轴，该输出轴延伸至舵机壳外、且与进行方向相垂直。鱼身部通过若干舵机单元依次串接而成，靠近鱼头部的舵机单元为首舵机单元(或第一舵机单元)，紧邻首舵机单元的为第二舵机单元，依此类推，靠近鱼尾部的舵机单元为尾舵机单元(或第n舵机单元)。通过控制单元控制每个舵机单元的双轴舵机进行转动，且同一双轴舵机的输出轴转动频次和方向相一致，从而带动与输出轴固定的连接架绕输出轴轴向进行转动，也即实现摆动。在控制单元的控制下，双轴舵机能保证相邻驱动舵机单元摆动的角度和精度，使得机器鱼运动灵活，环境适应性更强，而且整体结构简单合理，体积小巧，可操作性强。

连接架为U形结构，连接架包括有两根相互平行的平行连接杆，及用于连接两平行连接杆、且与平行连接杆垂直设置的垂直连接杆，同一连接架处两平行连接杆分别与对应双轴舵机的两输出轴垂直设置、且固定连接。U形结构的连接架能更好地连接前一舵机单元和后一舵机单元，不仅结构简单，而且重量很轻巧，便于运动时的摆动。连接架的优选材料为铝材。

舵机单元还包括有与双轴舵机壳体固定的固定架，该固定架为U形结构，固定架包括有两根相互平行的平行固定杆，及用于连接两平行固定杆、且与平行固定杆垂直设置的垂直固定杆，同一固定架处两平行固定杆分别与对应双轴舵机的壳体固定连接；首舵机单元处固定架的垂直固定杆与鱼头部固定连接，次舵机单元处固定架的垂直固定杆与前一舵机单元连接架的垂直连接杆固定连接。同样的，双轴舵机通过固定架与鱼头部或前一舵机单元连接，可以提高安装的适应性，避免对于原装的双轴舵机进行破坏性影响。

鱼尾部包括有定位架和尾鳍，该定位架与尾舵机单元的连接架固定连接，定位架处远离尾舵机单元的部位开设有用于夹紧尾鳍的凹槽，尾鳍卡设于凹槽内、且与定位架通过螺栓固定。尾鳍通过定位架和尾舵机单元进行连接，而定位架处凹槽将尾鳍夹住，不仅能很好地保证尾鳍的固定，而且不会破坏尾鳍的工作性能。

舵机单元的数量至少有三个。进一步优选为，舵机单元的数量为四个，恰能保持鱼身部摆动时最佳的动力输出，同时又将多舵机单元因重力和水阻力所带来的影响降到最低，到达一个最佳的动态平衡。

器件腔内还安装有与控制单元电联接的无线接发单元，该无线接发单元用于接收外部的无线信号并传递给控制单元，及用于向外部发送来自控制单元的无线信号。通过无线接发单元的设置，能通过无线手段控制机器鱼的游动方向。

鱼身部处还设有配重链，该配重链安装于防水层的下部、且沿着行进方向布置。配重链能保证机器鱼始终保持鱼肚向下，鱼背向上的正确姿态，避免出现翻滚，同时配重链为链状，即可自由弯曲，因此不会影响鱼身部的摆动，提高整体的灵活性和适应性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体图。

图2为本实用新型实施例的主视图。

图3为本实用新型实施例舵机单元的结构示意图。

图4为本实用新型实施例的线路框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

双轴舵机包括有舵机壳，该舵机壳内安装有伺服电机、伺服电机控制电路和减速齿轮组，减速齿轮组的输出端为两根同轴设置的输出轴，该输出轴延伸至舵机壳外、且与进行方向相垂直。

如图1、2、3、4所示，本实施例包括鱼头部1、鱼身部2及鱼尾部3，鱼头部1内设有密封防水的器件腔11，该器件腔11内安装有控制单元12、无线接发单元13和电源，该电源为控制单元12和无线接发单元13供电，无线接发单元13用于接收外部的无线信号并传递给控制单元12，及用于向外部发送来自控制单元12的无线信号。鱼身部2包括有四个依次串接的舵机单元21，该舵机单元21包括受控于控制单元12的双轴舵机211，该双轴舵机211上两根输出轴处固定有连接架212，其中鱼身部2的长度方向为行进方向，两输出轴的轴向与行进方向相垂直。四个舵机单元21自鱼头部1向鱼尾部3排列，且名称分别为第一舵机单元21a、第二舵机单元21b、第三舵机单元21c和第四舵机单元21d。第一舵机单元21a的双轴舵机211与鱼头部1固定连接，第二舵机单元21b的双轴舵机211与第一舵机单元21a的连接架212固定连接，依此类推，第四舵机单元21d的连接架212与鱼尾部3固定连接。鱼身部2外包覆有防水层(未画出)，该防水层为挠性材料制成，挠性材料为一些具有弹性、可弯曲的材料，如橡胶、硅胶、防水布等。电源与控制单元12、及各舵机单元21的双轴舵机211通过导线电联接。

其中，连接架212为U形结构，连接架212包括有两根相互平行的平行连接杆2121，及用于连接两平行连接杆2121、且与平行连接杆2121垂直设置的垂直连接杆2122，同一连接架212处两平行连接杆2121分别与对应双轴舵机211的两输出轴垂直设置、且固定连接。连接架212采用铝制材料制成。

本实用新型中，舵机单元21还包括有与双轴舵机211壳体固定的固定架213，该固定架213为U形结构，固定架213包括有两根相互平行的平行固定杆2131，及用于连接两平行固定杆2131、且与平行固定杆2131垂直设置的垂直固定杆2132，同一固定架213处两平行固定杆2131分别与对应双轴舵机211的壳体固定连接。第一舵机单元21a处固定架213的垂直固定杆2132与鱼头部1固定连接，第二舵机单元21b处固定架213的垂直固定杆2132与第一舵机单元21a连接架212的垂直连接杆2122固定连接；依此类推，第三舵机单元21c处固定架213的垂直固定杆2132与第二舵机单元21b处连接架212的垂直连接杆2122固定。固定架213采用铝制材料制成。

鱼尾部3包括有定位架31和尾鳍32，该定位架31与第四舵机单元21d的连接架212固定连接，定位架31处远离第四舵机单元21d的部位开设有用于夹紧尾鳍32的凹槽，尾鳍32卡设于凹槽内、且与定位架31通过螺栓固定。鱼身部2处还设有配重链(未画出)，该配重链固定安装于防水层的下部、且沿着行进方向布置。配重链为链条，完全符合鱼身摆动时的曲线要求，而且配重链要与防水层固定，避免在鱼游动过程中位置出现挪位的情况。配重链能保证机器鱼始终保持鱼肚向下，鱼背向上的正确姿态，避免出现翻滚，同时配重链为链状，即可自由弯曲，因此不会影响鱼身部的摆动，提高整体的灵活性和适应性。

控制单元12为单片机，该单片机可采用ST公司的意法半导体系列，型号为STM32F105RCT6，还可以采用同一系列的STM32F411CE、或STM32F405OE。此处，控制单元12用于分别控制第一舵机单元21a、第二舵机单元21b、第三舵机单元21c和第四舵机单元21d的工作，对于本领域技术人员来说，设置程序，使得控制单元12在不同时间段，依次向各舵机单元输出对应的控制信号，该技术方案属于常规技术，对应的控制程序较为常规，因此在此不做赘述。

本实用新型中，通过控制单元12控制每个舵机单元21的双轴舵机211进行转动，且同一双轴舵机211的输出轴转动频次和方向相一致，从而带动与输出轴固定的连接架212绕输出轴轴向进行转动，也即实现摆动。在控制单元12的控制下，双轴舵机211能保证相邻驱动舵机单元21摆动的角度和精度，使得机器鱼运动灵活，环境适应性更强，而且整体结构简单合理，体积小巧，可操作性强。