一种仿生机器鱼的制作方法

本实用新型涉及仿生机器鱼配件技术领域，具体来说，涉及一种仿生机器鱼。

背景技术：

仿生机器鱼用于完成水下探测任务，仿生机器鱼通过浮潜机构实现上浮和下潜。

现有的浮潜机构是通过滚珠丝杠转动来带动滚珠螺母直线移动，进而带动与滚珠螺母连接的活塞直线移动的，这种方式占用空间大，并且滚珠丝杠与水会直接接触，易腐蚀，传动精度会受到影响。

现有的仿生机器鱼的鱼尾部分动作僵硬，仿生效果不好，且鱼尾部分的防水效果也不好，在水压较大的情况下，水容易进入防水壳体内，造成损坏。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种仿生机器鱼，其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，多个关节电机独立动作，仿生效果好且在水压较大时，可有效阻止水进入防水壳体内。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种仿生机器鱼，包括鱼头机构、鱼身机构和鱼尾机构，所述鱼身机构的下部设置有浮潜机构，所述浮潜机构包括筒体，所述筒体内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端开设有吸排水口，所述第二腔体内密封滑动连接有活塞，所述第一腔体内设置有电机，所述电机通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母，所述滚珠螺母的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠穿过所述第一腔体后与所述第二腔体内的活塞相连接；所述鱼尾机构包括鱼尾骨架，所述鱼尾骨架包括多级关节模块，所述关节模块包括防水驱动箱，所述防水驱动箱内设置有关节电机，所述关节电机通过第一传动机构连接有输出轴；所述防水驱动箱上至少开设有一个供所述输出轴穿过的第二孔洞，或者，所述防水驱动箱固定连接有防水外壳，所述防水外壳上至少开设有一个供所述输出轴穿过的第二孔洞；所述输出轴与所述第二孔洞之间设置有防水机构，所述防水机构包括轴套，所述轴套上具有环形的凸台，所述凸台位于所述防水外壳的外部，所述凸台的一端面轴向压紧所述防水外壳，所述凸台的另一端面上开设有环形槽，所述环形槽内设置有胀紧环以及可轴向滑动的压圈，所述胀紧环具有弹性，所述胀紧环远离所述防水外壳的端面上开设有梯形环槽，所述压圈上设置有与所述梯形环槽相配合的梯形环凸，所述凸台远离所述防水外壳的端面上可拆卸地连接有挡帽，所述挡帽轴向压紧所述压圈；上一级所述关节模块的输出轴通过关节连杆固定连接下一级所述关节模块的防水驱动箱，最后一级所述关节模块的输出轴通过鱼尾连杆固定连接有鱼尾；所述电机和所述关节电机各连接有子控制器，所述子控制器连接主控制器。

进一步地，所述第二传动机构为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括设置在所述电机输出轴上的第一齿轮以及与该第一齿轮啮合连接的第二齿轮，所述第二齿轮与所述滚珠螺母固定连接。

进一步地，所述第二齿轮的轴线处开设有与所述滚珠螺母相配合的第一孔洞，所述滚珠螺母伸入所述第一孔洞内并与所述第一孔洞固定连接。

进一步地，所述轴套与所述第二孔洞之间设置有至少一道径向密封圈。

进一步地，所述凸台与所述防水外壳之间至少设置有一道端面密封圈。

进一步地，所述防水外壳上开设两个所述第二孔洞。

进一步地，所述输出轴的一端凸设有轴向压紧其中一个所述挡帽的台阶，所述输出轴的另一端可拆卸地连接有轴向压紧另一个所述挡帽的挡圈。

进一步地，所述凸台通过螺钉可拆卸地连接所述挡帽。

进一步地，所述第一传动机构为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括多个彼此相互啮合的齿轮。

进一步地，所述关节模块还包括鱼尾外壳，所述防水驱动箱和所述防水外壳均位于所述鱼尾外壳内。

本实用新型的有益效果：其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，不易腐蚀，使用寿命长，多个关节电机独立动作，可实现逼真的仿生效果，且在水压较大时，可有效阻止水通过输出轴与轴套之间的缝隙进入防水壳体内。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的仿生机器鱼的示意图；

图2是根据本实用新型实施例所述的仿生机器鱼的分解图；

图3是根据本实用新型实施例所述的鱼尾机构的剖视图；

图4是根据本实用新型实施例所述的鱼尾机构的分解图；

图5是根据本实用新型实施例所述的关节模块的剖视图；

图6是根据本实用新型实施例所述的防水机构的剖视图；

图7是根据图6所述的防水机构的A处放大图；

图8是根据本实用新型实施例所述的防水机构的分解图；

图9是根据本实用新型实施例所述的胀紧环的示意图；

图10是根据本实用新型实施例所述的浮潜机构的剖视图。

图中：

1、鱼头机构；2、鱼身机构；3、鱼尾机构；11、筒体；12、活塞；13、电机；14、滚珠螺母；15、滚珠丝杠；16、第一齿轮；17、第二齿轮；18、管套；19、限位开关；31、防水外壳；32、输出轴；33、轴套；34、胀紧环；35、压圈；36、梯形环槽；37、挡帽；38、挡圈；41、鱼尾；42、关节模块；43、防水驱动箱；44、关节电机；45、第一传动机构；46、关节连杆；47、鱼尾连杆；48、鱼尾外壳；49、腹鳍；111、吸排水口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-10所示，根据本实用新型实施例所述的一种仿生机器鱼，包括鱼头机构1、鱼身机构2和鱼尾机构3，所述鱼身机构2的下部设置有浮潜机构，所述浮潜机构包括筒体11，所述筒体11内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端开设有吸排水口111，所述第二腔体内密封滑动连接有活塞12，所述第一腔体内设置有电机13，所述电机13通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母14，所述滚珠螺母14的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠15，所述滚珠丝杠15穿过所述第一腔体后与所述第二腔体内的活塞12相连接；所述鱼尾机构3包括鱼尾骨架，所述鱼尾骨架包括多级关节模块42，所述关节模块42包括防水驱动箱43，所述防水驱动箱43内设置有关节电机44，所述关节电机44通过第一传动机构45连接有输出轴32；所述防水驱动箱43上至少开设有一个供所述输出轴32穿过的第二孔洞，或者，所述防水驱动箱43固定连接有防水外壳31，所述防水外壳31上至少开设有一个供所述输出轴32穿过的第二孔洞；所述输出轴32与所述第二孔洞之间设置有防水机构，所述防水机构包括轴套33，所述轴套33上具有环形的凸台，所述凸台位于所述防水外壳31的外部，所述凸台的一端面轴向压紧所述防水外壳31，所述凸台的另一端面上开设有环形槽，所述环形槽内设置有胀紧环34以及可轴向滑动的压圈35，所述胀紧环34具有弹性，所述胀紧环34远离所述防水外壳31的端面上开设有梯形环槽36，所述压圈35上设置有与所述梯形环槽36相配合的梯形环凸，所述凸台远离所述防水外壳31的端面上可拆卸地连接有挡帽37，所述挡帽37轴向压紧所述压圈35；上一级所述关节模块42的输出轴32通过关节连杆46固定连接下一级所述关节模块42的防水驱动箱43，最后一级所述关节模块42的输出轴32通过鱼尾连杆47固定连接有鱼尾41；所述电机13和所述关节电机44各连接有子控制器，所述子控制器连接主控制器。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述第二传动机构为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括设置在所述电机13输出轴上的第一齿轮16以及与该第一齿轮16啮合连接的第二齿轮17，所述第二齿轮17与所述滚珠螺母14固定连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述第二齿轮17的轴线处开设有与所述滚珠螺母14相配合的第一孔洞，所述滚珠螺母14伸入所述第一孔洞内并与所述第一孔洞固定连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述轴套33与所述第二孔洞之间设置有至少一道径向密封圈。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述凸台与所述防水外壳31之间至少设置有一道端面密封圈。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述防水外壳31上开设两个所述第二孔洞。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述输出轴32的一端凸设有轴向压紧其中一个所述挡帽37的台阶，所述输出轴32的另一端可拆卸地连接有轴向压紧另一个所述挡帽37的挡圈38。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述凸台通过螺钉可拆卸地连接所述挡帽37。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述第一传动机构45为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括多个彼此相互啮合的齿轮。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述关节模块42还包括鱼尾外壳48，所述防水驱动箱43和所述防水外壳31均位于所述鱼尾外壳48内。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

主控制器通过无线通信模块连接地面工作站，地面工作站遥控鱼尾机构3和浮潜机构动作。主控制器和子控制器均包括单片机或CPU。

浮潜机构包括筒体11，筒体11内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，第二腔体远离第一腔体的一端开设有吸排水口111，第二腔体内密封滑动连接有活塞12，第一腔体内设置有电机13，电机13通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母14，滚珠螺母14的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠15，滚珠丝杠15穿过第一腔体后与第二腔体内的活塞12相连接。活塞12与第二腔体内壁之间设置有密封圈。第二传动机构为齿轮传动机构。齿轮传动机构包括设置在电机13输出轴上的第一齿轮16以及与该第一齿轮16啮合连接的第二齿轮17，第二齿轮17与滚珠螺母14固定连接。第二齿轮17的轴线处开设有与滚珠螺母14相配合的第一孔洞，滚珠螺母14伸入第一孔洞内并与第一孔洞固定连接。第一腔体内固定连接有管套18，管套18套设于第二齿轮17的外部。管套18靠近第二齿轮17的一端固设有挡圈，第二齿轮17与挡圈之间以及滚珠螺母14与第一腔体之前均设置有推力轴承。筒体11内设置有与滚珠丝杠15相对应的限位开关19。滚珠丝杠15上设置有与管套18相配合的限位开关19。

电机13、限位开关19均连接对应的同一个子控制器，子控制器连接主控制器，第一腔体上设置有过线孔，第二腔体内密封滑动连接活塞12，保证了第一腔体的密封性，使水不会通过活塞12与第二腔体内壁之间的空隙进入第一腔体中。活塞12与第二腔体内壁之间设置有三道密封圈。

滚珠螺母14转动会带动滚珠丝杠15直线移动，滚珠丝杠15的直线位移量通过两个限位开关19来控制。

浮潜机构在具体使用时，电机13带动第一齿轮16转动，第一齿轮16通过第二齿轮17带动滚珠螺母14转动，滚珠螺母14带动滚珠丝杠15直线移动，滚珠丝杠15带动活塞12直线移动，活塞12直线移动时，水通过吸排水口111进入或排出第二腔体，进而使仿生机器鱼实现上浮和下潜。

鱼尾机构3包括关节模块42和鱼尾41，关节模块42包括防水驱动箱43，防水驱动箱43内设置有关节电机44，关节电机44通过第一传动机构45连接有输出轴32，关节模块42的一种实现方式是将防水驱动箱43固定连接防水外壳31，在防水外壳31上开设供输出轴32穿过的第二孔洞。关节模块42的另一种实现方式是在防水驱动箱43上开设供输出轴32穿过的第二孔洞。无论是哪种实现方式，上一级的关节模块42的输出轴32均通过关节连杆46固定连接下一级关节模块42的防水驱动箱43，最后一级关节模块42的输出轴32通过鱼尾连杆47固定连接鱼尾41；输出轴32上设置有方形连接端，关节连杆46和鱼尾连杆47上均开设有与方形连接端相配合的方孔。防水外壳31上可开设两个第二孔洞。或者，防水驱动箱43上开设两个第二孔洞。第一传动机构45为齿轮传动机构，齿轮传动机构包括多个彼此相互啮合的齿轮。关节模块42还包括鱼尾外壳48，防水驱动箱43和防水外壳31均位于鱼尾外壳48内。鱼尾外壳48上固定连接有对称的两个腹鳍49。

每一级的关节模块42通过关节电机44、输出轴32来驱动下一级关节模块42摆动，从而可通过多个关节电机44独立动作，实现逼真的仿生效果。

第一级关节模块42仅具有防水驱动箱43，防水驱动箱43上至少开设有一个供所述输出轴32穿过的第二孔洞，输出轴32与第二孔洞之间设置防水机构以实现良好的防水效果，其余级别的关节模块42均具有防水驱动箱43和防水外壳31，并在防水外壳31开设有供所述输出轴32穿过的第二孔洞，输出轴32与第二孔洞之间设置防水机构以实现良好的防水效果。

鱼身机构2与鱼头机构1固定连接，鱼身机构2与鱼尾机构3中第一级关节模块42的防水驱动箱43固定连接。

防水机构包括轴套33，轴套33上具有环形的凸台，凸台位于防水外壳31的外部，凸台的一端面轴向压紧防水外壳31，凸台的另一端面上开设有环形槽，环形槽内设置有胀紧环34以及可轴向滑动的压圈35，胀紧环34具有弹性，胀紧环34远离防水外壳31的端面上开设有梯形环槽36，压圈35上设置有与梯形环槽36相配合的梯形环凸，凸台远离防水外壳31的端面上可拆卸地连接有挡帽37，挡帽37轴向压紧压圈35。

输出轴32上设置有方形连接端，方形连接端分别与关节连杆46上的方孔以及鱼尾连杆47上的方孔相配合，输出轴32转动时带动关节连杆46和鱼尾连杆47摆动，进而带动下一级关节模块42和鱼尾摆动。

齿轮传动机构起到减速器的作用。

防水驱动箱43和防水外壳31内均具有较大的闲置空间，在水中可具有较大的浮力。

鱼尾41由内部的金属骨架和包覆在外部的橡胶构成。

本发明实施例中，鱼尾骨架由三级关节模块42构成，位于中间一级的关节模块42的鱼尾外壳48上固定连接有对称的两个腹鳍49。腹鳍49用于起到辅助平衡的作用。

关节电机44通过齿轮传动机构带动输出轴32转动，输出轴32贯穿防水外壳31或防水驱动箱43，防水外壳31或防水驱动箱43上设置有两个第二孔洞，第二孔洞的孔径大于输出轴32的直径，每个第二孔洞与输出轴32之间设置一个轴套33，每个轴套33具有一个凸台，每个凸台上连接一个挡帽37，每个凸台上设置有一个环形槽，环形槽内设置一个胀紧环34和一个压圈35，其中一个凸台和对应的挡帽37被压紧在防水外壳31与输出轴32上的台阶之间，另一个凸台和对应的挡帽37被压紧在防水外壳31与输出轴32上的挡圈38之间，挡圈38与输出轴32可拆卸连接。

每个轴套33与输出轴32之间均设置有三道径向密封圈，用于容纳径向密封圈的沟槽开设在输出轴32上。

轴套33与防水外壳31之间具有一道径向密封圈和一道端面密封圈，用于容纳密封圈的沟槽开设在防水外壳31上，密封圈可以采用O型圈、Y形圈等。

径向密封圈和端面密封圈用于实现更好的防水效果。

当外界水压很大时，水压会压迫压圈35，使压圈35压紧胀紧环34，梯形环凸会使胀紧环34胀开，胀紧环34压紧输出轴32，进而可有效阻止水通过输出轴32与轴套33之间的缝隙进入防水壳体内。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，不易腐蚀，使用寿命长，多个关节电机独立动作，可实现逼真的仿生效果，且在水压较大时，可有效阻止水通过输出轴与轴套之间的缝隙进入防水壳体内。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。