一种仿生机器鱼的制作方法

1.本实用新型涉及仿生技术领域，具体涉及一种仿生机器鱼。


背景技术：

2.鱼类和鲸豚类等海洋生物经过亿万年的自然选择和环境适应，进化出了集推进和机动运动于一体的推进机制，获得了非凡的水中运动能力，其游动的高效率。随着鱼类推进机理研究的深入，机器人技术、仿生学、电子技术、材料科学和控制技术的新发展，模拟鱼类游动机理的水下仿生机器鱼受到了国内外的广泛关注。专利文献cn101314404a、cn104627342a等公开了一些仿生机器鱼，其包括多个摆动关节，每个关节处由一个驱动装置直接驱动。其仿生鱼存在仿生度不高、结构复杂、制造成本高等问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型期望提供一种仿生机器鱼，结构简单，贴近真实鱼类，运动灵活，仿生化程度高，可大规模推广应用。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种仿生机器鱼，包括鱼头组件、与所述鱼头组件连接的鱼身组件；所述鱼头组件包括第一驱动装置、第二驱动装置；所述鱼身组件包括由前向后依次连接的第一摆动件、第二摆动件；所述第一摆动件、第二摆动件分别由所述第一驱动装置、第二驱动装置独立地驱动摆动；以及从鱼头组件延伸至所述仿生机器鱼尾部的柔性片，所述柔性片包围连接于所述第一摆动件和所述第二摆动件。
6.可选地，所述仿生鱼的尾部还包括尾鳍，所述尾鳍由所述柔性片后端延伸而成，或者所述尾鳍可拆卸地与所述柔性片的后端连接。
7.可选地，所述第一摆动件由齿轮传动驱动摆动，所述第二摆动件由皮带轮传动驱动摆动。
8.可选地，所述第一摆动件和所述第二摆动件的上下外周包括至少一个拓展连接结构，所述柔性片通过所述拓展连接结构连接于所述第一摆动件和所述第二摆动件的上下外周。
9.可选地，所述鱼身组件还包括第一枢轴、第二枢轴，所述第一摆动件的前端通过所述第一枢轴活动连接于所述鱼头组件的后端，所述第二摆动件的前端通过所述第二枢轴活动连接于所述第一摆动件的后端。
10.可选地，所述仿生鱼还包括包覆于所述摆动件外部的柔性随动骨架结构，所述柔性随动骨架通过柔性片连接于所述摆动件。
11.可选地，所述柔性随动骨架结构包括多个肋结构，以及将所述多个肋结构依次活动串连的脊柱结构。
12.可选地，所述肋结构为环形结构，所述脊柱结构包括上脊柱结构和下脊柱结构，所述上脊柱结构和所述下脊柱结构分别连接于所述环形结构的上下端内部。
13.可选地，所述脊柱结构包括多个脊柱关节，所述脊柱关节包括转轴、叉形连接件以及固定插销，所述叉形连接件具有与所述转轴相匹配的安装圆环，所述叉形连接件可转动地套设于所述转轴上。
14.可选地，所述脊柱结构的前端第一个脊柱关节的叉形连接件与所述第一枢轴连接，前一个脊柱关节的转轴位于后一个脊柱关节的叉形连接件之间依次形成串连结构；叉形连接件以及转轴包括供固定插销连接的通孔。
15.可选地，所述肋结构还包括腹鳍、背鳍、鳞片或者其他仿生外形结构。
16.本实用新型提供的仿生机器鱼传动结构，包括鱼头组件、鱼身组件；其中鱼身组件具备第一摆动件与第二摆动件，第一摆动件与第二摆动件可以独立的控制摆动，相比于传统单摆动结构，其模拟鱼类仿生运动更加真实。由于贯穿机器鱼鱼身组件柔性片的存在，在第一摆动件和第二摆动件的机械摆动路径上形成一定的柔性约束，这样使得第一摆动件和第二摆动件的摆动更加柔和自然，更加贴近真实鱼类的样子，而没有纯机械摆动的生硬感。此外，本实用新型在摆动件的外部包覆有柔性随动骨架结构，实现了类型鱼类自然的脊柱肋骨结构，摆动运动进一步自然真实，并且方便根据不同的鱼类调整不同形状的随动骨架外形。本实用新型提供的仿生机器鱼驱动结构将两个独立的驱动装置均设置于仿生机器鱼的鱼头组件，相对于现有技术中双驱动装置分别安装于两个铰接点的方案，本实用新型提供的仿生驱动装置在摆动控制上更加简单，即使单个摆动件的摆动也能实现贴近真实仿生摆动的效果。本实用新型使得驱动装置的布局更加紧凑，对驱动装置的防水处理也更加容易。由于驱动装置全部设置于鱼头组件内，鱼身组件摆动件的结构也更加简单可靠，厚度更小，对真实扁平形状的鱼类仿生也更加真实自然，科技感更强。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例仿生机器鱼整体三维示意图；
18.图2为本实用新型实施例仿生机器鱼的动力传动三维示意图；
19.图3为本实用新型实施例仿生机器鱼的柔性随动骨架结构整体三维示意图；
20.图4为本实用新型实施例仿生机器鱼的柔性随动骨架结构局部三维示意图。
21.图中，主要附图标记说明如下：
22.1鱼头组件；1-1壳体；1-2a第一驱动装置；1-2b第二驱动装置；1-3a第一驱动轴；1-3b第二驱动轴；2鱼身组件；2-1尾鳍；2-2柔性片；2-3背鳍腹鳍；2-4肋结构；2-5脊柱关节转轴；2-6脊柱关节单元；2-7插销；2-8脊柱结构；2-8a上脊柱结构；2-8b下脊柱结构；2-9脊柱关节；3-1第一枢轴；3-2第二枢轴；4摆动件；4-1第一摆动件；4-2第二摆动件；4-3拓展连接结构；5皮带轮。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
27.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
28.应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。
29.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
30.参见图1，本实用新型提供了一种仿生机器鱼的实施例，包括鱼头组件1和与鱼头组件1连接的鱼身组件2；所述鱼头组件1包括第一驱动装置1-2a、第二驱动装置1-2b；所述鱼身组件2包括由前向后依次铰接的第一摆动件4-1、第二摆动件4-2；所述第一摆动件4-1、第二摆动件4-2分别由所述第一驱动装置1-2a、第二驱动装置1-2b独立地驱动摆动；以及从鱼头组件1延伸至所述仿生机器鱼尾部的柔性片2-2，所述柔性片2-2包围连接于所述第一摆动件4-1和所述第二摆动件4-2。显然地，本实用新型所提供的实施例还包括用于提供驱动能源的动力源装置，如电池、以及控制驱动电路、传感器等。
31.在一些实施例中，所述仿生机器鱼还包括包覆于摆动件4外部的柔性随动骨架结构；所述柔性随动骨架结构包括多个肋结构2-4以及将所述多个肋结构2-4依次活动串连的脊柱结构2-8；所述柔性随动骨架通过柔性片2-2连接于所述摆动件4；所述摆动件4摆动进而带动尾鳍2-1以及整个柔性随动骨架结构摆动。柔性随动骨架类似鱼类真实的骨骼框架一样，模拟了鱼类自然的结构，由于柔性随动骨架的包覆，使得原本机械摆动的仿生机器鱼的摆动显得真实自然。在一些实施例中，鱼身组件还包括尾鳍2-1，所述尾鳍2-1可拆卸地与
所述摆动件4的后端连接；可选地，所述仿生鱼的鱼身组件还包括尾鳍2-1，所述尾鳍2-1由所述柔性片2-2后端延伸而成，或者所述尾鳍2-1可拆卸地与所述柔性片2-2的后端连接。这样可以便于根据不同的鱼类调整不同的尾鳍形状并带来不同的推进效力。在一些实施例中，所述肋结构2-4上包括拓展安装接口，用于安装腹鳍2-3、背鳍2-3或者其他仿生外形结构。这样使得鱼类的模拟更加贴近真实自然。
32.在一些实施例中，参见图2，所述鱼头组件1包括流线型壳体1-1，所述第一驱动装置1-2a和所述第二驱动装置1-2b上下对称安装于所述壳体1-1内部。流线型壳体1-1的形状可以根据不同鱼的类型进行相应的外形设计，所述壳体1-1内部还可以设置相应的驱动装置安装结构以及防水结构，保障电路部件的可靠性。在一些实施例中，所述第一驱动装置1-2a的第一驱动轴1-3a和所述第二驱动装置1-2b的第二驱动轴1-3b同在一个轴线上；这样方便对称地对传动结构进行共轴布局。所述鱼身组件还包括第一枢轴3-1、第二枢轴3-2，所述摆动件4包括第一摆动件4-1以及第二摆动件4-2，所述第一摆动件4-1的前端通过所述第一枢轴3-1活动连接于所述鱼头组件1的后端，所述第二摆动件4-2的前端通过所述第二枢轴3-2活动连接于所述第一摆动件4-1的后端；可选地，所述第一摆动件4-1与所述第二摆动件4-2分别由所述第一驱动装置1-2a、第二驱动装置1-2b独立地驱动摆动；；所述两个驱动装置均安装与所述鱼头组件内的空间。可选地，所述第一摆动件4-1由齿轮传动驱动摆动，所述第二摆动件4-2由皮带轮5传动驱动摆动。
33.在一些实施例中，参见图3，所述柔性随动骨架结构包括上脊柱结构2-8a、下脊柱结构2-8b和多个肋结构2-4。可选地，所述肋结构2-4为环形结构，所述上脊柱结构2-8a和所述下脊柱结构2-8b分别连接于所述环形结构的上下端内部。所述上/下脊柱结构包括多个脊柱关节2-9，所述脊柱关节2-9包括转轴2-5、叉形连接件2-6以及固定插销2-7，所述叉形连接件2-6具有与所述转轴2-5相匹配的安装圆环，所述叉形连接件2-6可转动地套设于所述转轴2-5上。所述柔性随动骨架结构还包括柔性片2-2，所述柔性片2-2通过多个所述扩展连接结构2-3固定于所述第一摆动件4-1以及所述第二摆动件4-2的上下外周。所述脊柱关节的转轴2-5固定安装于所述柔性片2-2上。柔性片2-2结合柔性随动骨架整体连接于摆动件4外围，将原本摆动件4的机械生硬的摆动柔化，传动展现出来的摆动真实自然。
34.在一些实施例中，参见图4，所述脊柱结构2-8的前端的第一个脊柱关节2-9的叉形连接件2-6与所述第一枢轴3-1连接，前一个脊柱关节2-9的转轴2-5位于后一个脊柱关节的叉形连接件2-6之间依次形成串连结构；叉形连接件2-6以及转轴2-5包括供固定插销2-7连接的通孔，所述固定插销2-7将所述肋结构2-4连接于所述脊柱关节2-9上。采用这样的结构，方便调节肋结构2-4以及脊柱关节2-9的数量，结合调整脊柱关节2-9的形状尺寸，可以实现柔性随动骨架的外形调整。尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本实用新型的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本实用新型的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本实用新型的范围之内。
35.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出
本实用新型的范围。
36.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略。
37.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
38.类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
39.本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
40.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
41.应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。