一种基于仿生鱼的仿真驱动装置

1.本发明涉及仿生动力鱼技术领域，更具体地说，涉及一种基于仿生鱼的仿真驱动装置。


背景技术：

2.鱼类经过亿万年的自然选择进化出了非凡的水中运动能力，其游动具有推进效率高、机动性强、隐蔽性好、噪声低等优点。鱼类在水中游动的完美性，吸引着大批学者研究鱼类的运动机理和开发仿生鱼和水下机器人。近几年来，随着仿生学的发展，水下仿生机器人得到了快速发展，水下仿生机器人具有高机动、低扰动、无污染等优点，适合在狭窄、复杂和动态的水下环境中进行监测、搜索、勘探、救援等任务。目前，大部分水下仿生机器人采用多关节刚体相串联的机构，每个关节需要一个电机或舵机驱动，结构复杂，推进效率低。因此，有必要提供一种基于仿生鱼的仿真驱动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

3.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于仿生鱼的仿真驱动装置，包括：
4.壳体，包括鱼头壳和多段躯壳，对驱动装置进行保护；
5.动力模块，设置在鱼头壳内，储存能源，提供动力；
6.驱动模块，与动力模块固定连接，连接鱼头部位和多段躯壳；
7.尾鳍，固定在驱动模块上。
8.进一步的，作为优选，所述动力模块中设有与驱动模块固定连接的正反转电机，通过正反转电机对驱动模块进行驱动，通过不同方向的转动，带动仿生鱼躯干进行摆动。
9.进一步的，作为优选，所述驱动模块包括：
10.传动组件，与动力模块固定连接，由正反转电机带动进行转动；
11.调节组件，与多段躯壳对应设置，固定在多段躯壳内部，在传动组件的作用下，带动多段躯壳进行摆动；
12.转动连杆，呈直线分布设有多个，可转动连接传动组件和调节组件，可转动连接相邻的两个调节组件，且多段躯壳固定在调节组件之间的转动连杆上，在传动组件的作用下，转动连杆带动调节组件进行转动，进而调节组件在转动连杆的作用下，带动相邻的调节组件进行转动，进而带动多段躯壳进行转动。
13.进一步的，作为优选，所述传动组件包括：
14.固定柱体，固定在鱼头壳内，且与动力模块固定连接；
15.传动齿轮，对称分布设有两个，分别可转动设置在固定柱体的两端，且两个传动齿轮同轴转动，在正反转电机的带动下，传动齿轮同向转动。
16.进一步的，作为优选，所述传动齿轮与相邻的调节组件可转动连接，当正反转电机带动传动齿轮进行转动时，在转动连杆的作用下，带动调节组件绕传动齿轮进行转动。
17.进一步的，作为优选，所述调节组件包括：
18.第一调节柱，与固定柱体相互平行设置，且位于首端调节组件中的第一调节柱通过转动连杆与固定柱体相连接；
19.第二调节柱，与第一调节柱相互平行设置，且位于尾端调节组件中的第二调节柱与尾鳍固定连接；
20.调节件，固定连接第一调节柱和第二调节柱的两端，对第一调节柱和第二调节柱之间的间距进行调节。
21.进一步的，作为优选，所述第一调节柱包括：
22.第一立柱，与固定柱体相互平行设置，在转动连杆的带动下，位于首端的第一立柱绕传动组件进行转动；
23.第一调节齿轮，对称分布设有两个，分别可转动固定在第一立柱的两端，且位于首端的第一调节齿轮与传动齿轮相啮合，在传动齿轮和转动连杆的带动下，第一调节齿轮和第一立柱绕传动齿轮的中心进行转动，当转动连杆带动多段躯壳转动到极限位置时，转动连杆停止转动，由传动齿轮带动第一调节齿轮进行转动；
24.第一面齿轮，与第一调节齿轮对应设置，固定在第一调节齿轮上，跟随第一调节齿轮进行转动。
25.进一步的，作为优选，所述第二调节柱包括：
26.第二立柱，与第一立柱相互平行设置，且通过调节件相连接；
27.第二调节齿轮，对称分布设有两个，分别可转动固定在第二立柱的两端；
28.第二面齿轮，固定在第二调节齿轮上，且通过调节件与第一面齿轮相连接，由传动齿轮带动第一调节齿轮进行转动，进而带动第一面齿轮转动，进而通过调节件带动第二面齿轮转动，进而带动第二调节齿轮在第二立柱上转动，进而通过转动连杆带动相邻的调节组件进行转动。
29.进一步的，作为优选，所述调节件包括：
30.固定块，对称分布设有两个，穿过调节齿轮和面齿轮，分别固定在第一立柱和第二立柱的同侧端中心，与第一立柱和第二立柱处于固定状态；
31.伸缩轴，固定在固定块之间，由电力控制，来调节第一立柱和第二立柱之间的间距；
32.长齿轮，可转动固定在伸缩轴的固定轴上，且分别与第一面齿轮和第二面齿轮相啮合，当伸缩轴伸出时，推动第二立柱移动，带动第二面齿轮在长齿轮上移动，进而第一立柱和第二立柱之间的间距变大，当伸缩轴收缩时，拉动第二立柱向第一立柱移动，进而第一立柱和第二立柱之间的间距变小。
33.进一步的，作为优选，所述转动连杆可转动固定在固定块上，在驱动模块运行时，转动连杆与调节组件处于可转动状态，固定块和调节柱之间处于固定状态。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
35.本发明中，通过传动组件和调节组件的联动设置，采用单一的驱动装置来对仿生鱼的尾部进行驱动，通过正反转电机的转向切换来实现鱼尾的摇摆，来带动仿生鱼在水下快速移动。
36.本发明中，通过调节件的设置，对仿生鱼躯干部分进行动态调节，通过改变躯干长
度来改变仿生鱼的驱动节奏，通过改变多段躯壳之间的间距来调节鱼尾摆动的曲线弧度，来适应不同的水域环境。
附图说明
37.图1为一种基于仿生鱼的仿真驱动装置的整体结构示意图；
38.图2为一种基于仿生鱼的仿真驱动装置中驱动模块侧视图；
39.图3为一种基于仿生鱼的仿真驱动装置中驱动模块俯视图；
40.图4为一种基于仿生鱼的仿真驱动装置中调节组件俯视图；
41.图5为一种基于仿生鱼的仿真驱动装置中调节组件侧视图；
42.图中：1、壳体；2、动力模块；3、驱动模块；4、尾鳍；11、鱼头壳；12、多段躯壳；31、传动组件；32、调节组件；33、转动连杆；311、固定柱体；312、传动齿轮；321、第一调节柱；322、第二调节柱；323、调节件；3211、第一立柱；3212、第一调节齿轮；3213、第一面齿轮；3221、第二立柱；3222、第二调节齿轮；3223、第二面齿轮；3231、固定块；3232、伸缩轴；3233、长齿轮。
具体实施方式
43.请参阅图1～5，本发明实施例中，一种基于仿生鱼的仿真驱动装置，包括：
44.壳体1，包括鱼头壳11和多段躯壳12，对驱动装置进行保护；
45.动力模块2，设置在鱼头壳11内，储存能源，提供动力；
46.驱动模块3，与动力模块2固定连接，连接鱼头部位和多段躯壳12；
47.尾鳍4，固定在驱动模块3上。
48.本实施例中，所述动力模块2中设有与驱动模块3固定连接的正反转电机，通过正反转电机对驱动模块3进行驱动，通过不同方向的转动，带动仿生鱼躯干进行摆动。
49.本实施例中，所述驱动模块3包括：
50.传动组件31，与动力模块2固定连接，由正反转电机带动进行转动；
51.调节组件32，与多段躯壳12对应设置，固定在多段躯壳12内部，在传动组件31的作用下，带动多段躯壳12进行摆动；
52.转动连杆33，呈直线分布设有多个，可转动连接传动组件31和调节组件32，可转动连接相邻的两个调节组件32，且多段躯壳12固定在调节组件32之间的转动连杆33上，在传动组件31的作用下，转动连杆33带动调节组件32进行转动，进而调节组件32在转动连杆33的作用下，带动相邻的调节组件32进行转动，进而带动多段躯壳12进行转动。
53.本实施例中，所述传动组件31包括：
54.固定柱体311，固定在鱼头壳11内，且与动力模块2固定连接；
55.传动齿轮312，对称分布设有两个，分别可转动设置在固定柱体311的两端，且两个传动齿轮312同轴转动，在正反转电机的带动下，传动齿轮312同向转动。
56.本实施例中，所述传动齿轮312与相邻的调节组件32可转动连接，当正反转电机带动传动齿轮312进行转动时，在转动连杆33的作用下，带动调节组件32绕传动齿轮312进行转动。
57.本实施例中，所述调节组件32包括：
58.第一调节柱321，与固定柱体311相互平行设置，且位于首端调节组件32中的第一
调节柱321通过转动连杆33与固定柱体311相连接；
59.第二调节柱322，与第一调节柱321相互平行设置，且位于尾端调节组件32中的第二调节柱322与尾鳍4固定连接；
60.调节件323，固定连接第一调节柱321和第二调节柱322的两端，对第一调节柱321和第二调节柱322之间的间距进行调节。
61.本实施例中，所述第一调节柱321包括：
62.第一立柱3211，与固定柱体311相互平行设置，在转动连杆33的带动下，位于首端的第一立柱3211绕传动组件31进行转动；
63.第一调节齿轮3212，对称分布设有两个，分别可转动固定在第一立柱3211的两端，且位于首端的第一调节齿轮3212与传动齿轮312相啮合，在传动齿轮312和转动连杆33的带动下，第一调节齿轮3212和第一立柱3211绕传动齿轮312的中心进行转动，当转动连杆33带动多段躯壳12转动到极限位置时，转动连杆33停止转动，由传动齿轮312带动第一调节齿轮3212进行转动；
64.第一面齿轮3213，与第一调节齿轮3212对应设置，固定在第一调节齿轮3212上，跟随第一调节齿轮3212进行转动。
65.本实施例中，所述第二调节柱322包括：
66.第二立柱3221，与第一立柱3211相互平行设置，且通过调节件323相连接；
67.第二调节齿轮3222，对称分布设有两个，分别可转动固定在第二立柱3221的两端；
68.第二面齿轮3223，固定在第二调节齿轮3222上，且通过调节件323与第一面齿轮3213相连接，由传动齿轮312带动第一调节齿轮3212进行转动，进而带动第一面齿轮3213转动，进而通过调节件323带动第二面齿轮3223转动，进而带动第二调节齿轮3222在第二立柱3221上转动，进而通过转动连杆33带动相邻的调节组件32进行转动。
69.本实施例中，所述调节件323包括：
70.固定块3231，对称分布设有两个，穿过调节齿轮和面齿轮，分别固定在第一立柱3211和第二立柱3221的同侧端中心，与第一立柱3211和第二立柱3221处于固定状态；
71.伸缩轴3232，固定在固定块3231之间，由电力控制，来调节第一立柱3211和第二立柱3221之间的间距；
72.长齿轮3233，可转动固定在伸缩轴3232的固定轴上，且分别与第一面齿轮3213和第二面齿轮3223相啮合，当伸缩轴3232伸出时，推动第二立柱3221移动，带动第二面齿轮3223在长齿轮3233上移动，进而第一立柱3211和第二立柱3221之间的间距变大，当伸缩轴3232收缩时，拉动第二立柱3221向第一立柱3211移动，进而第一立柱3211和第二立柱3221之间的间距变小。
73.本实施例中，所述转动连杆33可转动固定在固定块3231上，在驱动模块3运行时，转动连杆33与调节组件32处于可转动状态，固定块3231和调节柱之间处于固定状态。
74.具体实施时，首先由对伸缩轴3232进行调节，调节多段躯壳12之间的间距，再由动力模块2中的正反转电机对驱动模块3进行驱动，当正反转电机正转时，带动传动组件31中的传动齿轮312逆时针转动，进而在转动连杆33的作用下，带动调节组件32绕传动组件31中心进行逆时针转动，同时第一调节齿轮3212在传动齿轮312的作用下进行顺时针转动，当转动连杆33受到外部壳体1的限制停止转动时，调节组件32处于固定状态，由传动齿轮312带
动第一调节齿轮3212进行转动，同时在第一面齿轮3213、调节件323和第二面齿轮3223的传动下，第二调节齿轮3222跟随进行逆时针转动，进而在转动连杆33的作用下，带动下一调节组件32进行转动，依次进行传动，直至尾鳍4进行偏转，完成仿生鱼躯干的一侧摆动，进而由正反转电机进行反转，带动传动组件31中的传动齿轮312顺时针转动，进而在转动连杆33的作用下，带动调节组件32绕传动组件31中心进行顺时针转动，同时第一调节齿轮3212在传动齿轮312的作用下进行逆时针转动，当转动连杆33受到外部壳体1的限制停止转动时，调节组件32处于固定状态，由传动齿轮312带动第一调节齿轮3212进行转动，同时在第一面齿轮3213、调节件323和第二面齿轮3223的传动下，第二调节齿轮3222跟随进行顺时针转动，进而在转动连杆33的作用下，带动下一调节组件32进行转动，依次进行传动，直至尾鳍4进行偏转，完成仿生鱼躯干的完成摆动，进行多次重复连贯进行，即可对仿生鱼进行驱动，且在驱动中可实时对调节件323中的伸缩轴3232进行调节，以改变每段躯壳之间的间距，进而改变每条转动连杆33的转动角度，对仿生鱼躯干摆动的幅度进行调节。
75.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。