一种带防抖摄像头的水下机器鱼

1.本实用新型属于水下机器人技术领域，涉及一种带防抖摄像头的水下机器鱼，尤其涉及一种采用三舵机驱动的带防抖摄像头的水下机器鱼。


背景技术：

2.随着陆地资源开发与利用的日趋成熟与完善,海洋资源的开发与利用的重要性日益凸显,人类对海洋资源的探索比起陆地资源显得更为重要,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉，使用鱼类结构探索海洋是当下研究的热点，传统水下机器鱼可起到充当鱼饵等作用，但因为机器鱼抖动严重故并未安装摄像头，故其在水中无法判断鱼群的位置，效率较低。
3.本实用新型在传统水下机器鱼的基础上增加了摄像模块且解决了机器鱼运动时产生的拍摄抖动问题，使水下机器鱼有了更加广泛的应用场景，对于观测，勘探以及娱乐有较高的前景价值。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种带防抖摄像头的水下机器鱼，以解决当下传统水下机器鱼拍摄时镜头抖动问题。
5.本实用新型的技术方案。
6.一种带防抖摄像头的水下机器鱼，包括机器鱼头，机器鱼尾以及拍摄模块。
7.所述机器鱼头由鱼头上盖21和鱼头下盖28以及鱼头主体41组成，并通过螺钉进行连接，鱼头上盖21中安装有控制用电子元件，鱼头主体41安装有电池22，升潜舵机24和拍摄模块，鱼头下盖28安装有升潜控制机构，包括曲柄25，摇杆26和配重块27。鱼头上盖21中安装有wifi模块，wifi模块天线通过天线孔23安装在鱼头上盖上，上位机通过接受和发送信号控制机器鱼运动。
8.优选的，鱼头主体41中预留有配重空间，在改变机器鱼重心时可更换配重物。使机器鱼重心在中间偏下，放入水中后受到浮力的作用下不发生倾斜。
9.所述升潜舵机通过曲柄25和摇杆26驱动配重块27前后运动，配重块27的运动引起机器鱼重心的偏移从而使得机器鱼实现升潜运动。升潜舵机通过鱼头主体方形安装孔42安装在鱼头主体41上并通过螺钉固定。
10.所述机器鱼尾由第一关节，第二关节和第三关节组成，第一关节由第一关节舵机11与第一关节架14和第一关节侧板一17a以及第一关节侧板二17b组成，第二关节由第二关节舵机12与第二关节架15和第二关节侧板一18a以及第二关节侧板二18b组成，第三关节由第三关节舵机13与鱼尾鳍16组成。第一关节架14与第二关节舵机12通过螺钉进行连接并把运动从第一关节传递至第二关节，第二关节架15与第三关节舵机13通过螺钉进行连接并把运动从第二关节传递至第三关节，实现模拟鱼尾的摆动。
11.优选的，机器鱼尾各关节之间通过螺钉进行固定，三个关节的舵机通过关节侧板
上的凹槽连接至机器鱼头主体内，再通过走线孔43连接至机器鱼头上盖内的pcb板进行控制。
12.所述拍摄模块由摄像头、拍摄用舵机34、摄像头外壳32、连杆一35、连杆二36，透明罩31和滑杆33组成，摄像头安装在摄像头外壳32内并沿着滑杆33做摆动运动，摄像头外壳32通过螺钉固定在连杆二36上，透明罩31带有一个支架支撑连杆二36。
13.所述摄像头外壳32与滑杆33通过螺钉进行连接，螺钉头沉于摄像头外壳32最下方平面内，滑杆33先通过摄像头外壳下方方槽后安装在机器鱼头主体41上，连杆带动摄像头外壳32转动时，摄像头外壳下方方槽与滑杆33间产生干涉使摄像头外壳32沿着滑杆33运动。通过舵机的控制和滑杆的曲率实现摄像头外壳32摆动方向与机器鱼头的方向相反，通过调试摄像舵机34角度和更换滑杆33实现拍摄消抖。
14.本实用新型与现有技术相比至少具有以下有益效果：
15.携带摄像头可以拓展更多的应用场景并且解决了摄像头的抖动问题。使得机器鱼类水下航行器也能获得水下影像，在探索鱼类结构和增加应用场景上均有较高价值。
16.摄像头模块中仅采用了舵机驱动两个连杆带动摄像头动作，相对采用摄像云台进行防抖，该实用新型所使用摄像头模块占用空间不大，整体结构更加紧凑。
附图说明
17.图1是本实用新型的机器鱼整体结构示意图。
18.图2是本实用新型的机器鱼尾结构示意图。
19.图3是本实用新型的机器鱼头结构示意图。
20.图4是本实用新型的拍摄模块结构示意图。
21.图5是本实用新型的机器鱼头主体示意图。
22.图中：11第一关节舵机；12第二关节舵机；13第三关节舵机；14第一关节架；15第二关节架；16鱼尾鳍；17a第一关节侧板一；17b第一关节侧板二；18a第二关节侧板一；18b第二关节侧板二；21鱼头上盖；22电池；23天线孔；24升降舵机；25 曲柄；26摇杆；27配重块；28 鱼头下盖；31透明罩；32摄像头外壳；33滑杆；34摄像舵机；35连杆一；36连杆二；41鱼头主体；42方形安装孔；43走线孔。
具体实施方式
23.以下结合本实用新型附图以及技术方案进一步说明本实用新型的具体实施方式。
24.请参阅图3-5，一种带防抖摄像头的水下机器鱼，包括机器鱼头，机器鱼尾以及拍摄模块。机器鱼头由鱼头上盖21和鱼头下盖28以及鱼头主体41组成，并通过螺钉进行连接，鱼头上盖21中安装有控制用电子元件，鱼头主体安装有电池22，升潜舵机24和拍摄模块，鱼头下盖28安装有升潜控制机构，包括曲柄25，摇杆26和配重块27。配重块上方涵道与机器鱼头主体上凸块配合使得配重块沿着凸块方向一直做直线动作。鱼头上盖中安装有wifi模块，wifi模块天线通过天线孔23安装至鱼头上盖21上，上位机通过接受和发送信号控制机器鱼运动。鱼头主体41中预留有配重空间，在改变机器鱼重心时可更换配重物。
25.鱼尾鳍呈叉形，为获得更好的推进效果，本实用新型采用的鱼尾鳍面积m=10305.5mm
2 翼展l=136.6mm ，展弦比zx=1.81。
26.请参阅图2，升潜舵机通过曲柄25和摇杆26驱动配重块27前后运动，配重块27的运动引起机器鱼重心的偏移从而使得机器鱼实现升潜运动。升潜舵机24通过鱼头主体上的方形安装孔42安装在鱼头主体41上并通过螺钉固定。机器鱼尾由第一关节，第二关节和第三关节组成，第一关节由第一关节舵机11与第一关节架14和第一关节侧板一17a以及第一关节侧板二17b组成，第二关节由第二关节舵机12与第二关节架15和第二关节侧板一18a以及第二关节侧板二18b组成，第三关节由第三关节舵机13与鱼尾鳍16组成。第一关节架14与第二关节舵机12通过螺钉进行连接并把运动从第一关节传递至第二关节，第二关节架15与第三关节舵机13通过螺钉进行连接并把运动从第二关节传递至第三关节，实现模拟鱼尾的摆动。
27.机器鱼尾各关节之间通过螺钉进行固定，三个关节的舵机通过关节侧板上的凹槽连接至机器鱼头主体内，再通过走线孔43连接至机器鱼头上盖内的pcb板进行控制。所述拍摄模块由摄像头、拍摄用舵机34、摄像头外壳32、连杆一35、连杆二36，透明罩31和滑杆33组成，摄像头安装在摄像头外壳32内沿着滑杆33做摆动运动，摄像头外壳32通过螺钉固定在连杆二36上，透明罩31带有一个支架支撑连杆二。
28.请参阅图4，摄像头外壳32与滑杆33通过螺钉进行连接，螺钉头沉于摄像头外壳32最下方平面内，滑杆33先通过摄像头外壳下方方槽后安装在机器鱼头主体41上，连杆带动摄像头外壳32转动时，摄像头外壳下方方槽边缘与滑杆33间产生干涉使摄像头外壳32沿着滑杆33运动。通过舵机的控制和滑杆的曲率实现摄像头外壳32摆动方向与机器鱼头的方向相反，通过调试舵机角度和更换滑杆33实现拍摄消抖。
29.机器鱼头向一个方向转向的时候，它的鱼尾是向相反方向摆动的，通过鱼尾向相反方向摆动产生的侧向力，从而引导机器鱼头反向转动就完成了机器鱼在水中的右转和左转。小幅度的反方向同角度来回摆动鱼尾，平衡侧向力下机器鱼会实现前进运动，而因为前进状态下鱼头的摆动是有规律且角度一致的，故使用陀螺仪与加速度计mpu6050芯片记录机器鱼头的偏移，并利用pid算法和机器鱼头的摆动角度去调整摄像舵机的转动角度，使得摄像头与机器鱼头实现相对运动达到防抖目的。