本发明涉及仿生机器鱼,具体涉及一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼。
背景技术:
1、随着仿生技术的不断发展,仿生机器人,尤其是仿生机器鱼的研究和应用逐渐获得了广泛关注。现有水下仿生机器鱼的驱动方式主要包括螺旋桨推进、介质推进以及摆动推进,采用螺旋桨推进和介质推进的机器鱼存在着在机器鱼自身主体结构的高频率摆动和运动的精确控制问题。
2、而为了尽可能的实现仿生机器鱼对于鱼类的游动方式的仿生,大多仿生机器鱼均采用鱼尾和鱼体的摆动实现推进力,并且为了追求流线型的鱼身整体结构上采用蒙皮进行包覆,这种机器鱼结构基于理论的来流情况下固定摆动的数值模型来说确实能够获得理论上的游动速度,但基于实际的自由游动模型来说其并不能提供更加高效的驱动方式来获得较高的驱动速度。
3、综上所述,现有的机器鱼在实际自由游动过程中存在进一步提高驱动效率的方式的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,以解决现有技术中,由于现有的机器鱼在实际自由游动过程中存在进一步提高驱动效率的方式的技术问题。
2、为解决上述技术问题,本发明具体提供下述技术方案:
3、一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,包括鱼头仿生部和鱼身仿生部以及尾鳍片,所述鱼身仿生部的端部活动连接有开放尾骨支架,在所述鱼身仿生部上设置有曲柄摇杆结构,所述曲柄摇杆结构连接所述开放尾骨支架,所述开放尾骨支架部分连接所述尾鳍片,在所述开放尾骨支架上设置有尾柄侧凸鳍片;
4、其中,所述曲柄摇杆结构用于将旋转运动转变为使所述开放尾骨支架与所述尾鳍片连接的整体的往复摆动动作,所述尾柄侧凸鳍片用于产生向后滚动的涡流,且与所述尾鳍片在往复摆动过程中生成的前缘涡流相碰撞。
5、作为本发明的一种优选方案,所述开放尾骨支架包括上支架体和下支架体,且所述上支架体和下支架体呈对称设置,所述上支架体和下支架体朝向所述鱼身仿生部的端部均通过转动件连接所述所述鱼身仿生部的端部;
6、所述曲柄摇杆结构位于两个所述转动件之间。
7、作为本发明的一种优选方案,在所述上支架体和所述下支架体上均设置有所述尾柄侧凸鳍片,两个所述尾柄侧凸鳍片与上支架体、下支架体被设置在同一竖直平面内,且两个所述尾柄侧凸鳍片呈中心对称。
8、作为本发明的一种优选方案,所述曲柄摇杆结构包括配合杆和在所述鱼身仿生部内部设置的驱动电机,所述配合杆的上、下两端分别与上支架体、下支架体连接,在所述配合杆上设置有沿所述配合杆长度方向的滑槽;
9、驱动电机的输出轴位于所述鱼身仿生部外部的部分安装有曲柄,所述曲柄连接有摇杆,所述摇杆远离所述曲柄的端部嵌入所述滑槽中;
10、其中,所述曲柄在驱动电机的驱动下进行圆周转动,使所述摇杆在所述滑槽中上、下移动,驱动所述配合杆在所述转动件的配和下发生往复摆动。
11、作为本发明的一种优选方案,所述转动件包括水平支架段以及设置在所述鱼身仿生部上的连接架,所述连接架通过第一转轴与所述水平支架段转动连接。
12、作为本发明的一种优选方案,在所述第一转轴的端部连接有编码器,所述编码器通过底座支架连接所述鱼身仿生部。
13、作为本发明的一种优选方案,所述尾鳍片具备固定器,所述固定器通过第二转轴连接所述开放尾骨支架,在所述第二转轴的轴身上套装有至少两个扭力弹簧,所述扭力弹簧的一端与所述固定器连接,另一端与所述开放尾骨支架连接。
14、作为本发明的一种优选方案,在所述鱼身仿生部的内部设置有配重块放置槽。
15、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果:
16、本发明通过开放式的尾骨支架作为机器鱼的尾柄连接结构连接尾鳍片和鱼身仿生部,基于机器鱼的自动游动模型以及在开放式的尾骨支架上设置尾柄侧凸鳍片的方式能够获得更快的游动速度。
17、基于开放式的尾骨支架通过曲柄摇杆机构进行驱动能够获得更加平滑的摆动动作。
1.一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,包括鱼头仿生部(10)和鱼身仿生部(20)以及尾鳍片(30),其特征在于,
2.根据权利要求1所述的一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,其特征在于,
3.根据权利要求2所述的一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,其特征在于,
4.根据权利要求3所述的一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,其特征在于,
5.根据权利要求2所述的一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,其特征在于,
6.根据权利要求5所述的一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,其特征在于,
7.根据权利要求1所述的一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,其特征在于,
8.根据权利要求1所述的一种基于尾鳍增强推进的高速仿生机器鱼,其特征在于,