本發(fā)明涉及一種機器魚，尤其是一種可利用行波水流或風(fēng)力充電的機器魚。

背景技術(shù)：

魚類是自然界最早出現(xiàn)的脊椎動物，經(jīng)過數(shù)百萬年的自然演化，具有持久的速度、較高的效率和大的推重比。魚類流線型體形具有很好的流體力學(xué)性能，他們高超的游泳技巧遠高明于人類現(xiàn)有的航海技術(shù)。

魚類推進的方式有幾種，行波推進方式是其中重要的一種。這類魚的特點是身體較扁平如鰻鱺、帶魚，或身體呈橢圓形或條帶狀如鮭魚、大馬哈魚，或具有較大的背鰭。利用身體或背鰭的行波運動，產(chǎn)生推力，這類推進方式效率高，機動性好。

近半個世紀以來，魚類推進機理的研究取得了長足的進展，先后提出了“細長體理論”、2維和3維“波動板理論”、“射流推進理論”等模型.在此基礎(chǔ)上，各類的仿生機器魚實驗裝置也相繼誕生，有的甚至已投入實際應(yīng)用。

仿生機器魚為研制新型的水下航行器提供了一種新思路，與傳統(tǒng)螺旋槳推進器相比，其具備效率高、機動性好、游動噪聲低、操縱靈活、結(jié)構(gòu)尺寸和重量小等特點，具有重要的研究價值和應(yīng)用前景。

然而，與其他移動機器人一樣，仿生機器魚也同樣面臨一個重要的制約因素——能源問題.從能量儲備角度出發(fā)，可以多備幾組蓄電池作備用，但是由于重量和體積的額外增加，有效負載能力和效率會相應(yīng)降低?，F(xiàn)有的仿生機器魚不能遠航，只能在一個很小的工作半徑內(nèi)工作。

如果能發(fā)明一種可以充電的機器魚，即在流動的水域，可以自行充電，則可以使機器魚真正用于復(fù)雜危險水下環(huán)境作業(yè)、軍事偵察、水下救撈、海洋生物觀察、考古等方面。在有風(fēng)的環(huán)境下，同樣也可以為“空中飛魚”充電。

如圖1所示，魚體或背鰭有行波運動時，當魚體大部分區(qū)域側(cè)向運動的速度方向與受到的壓力差方向相反時，如圖1(a)，魚體的行波運動將消耗生物能，并將能量傳遞到水中，從而產(chǎn)生向前運動的推力，這一點在前人的研究中已經(jīng)得到證明；而在流動的水中，當魚體大部分區(qū)域側(cè)向運動的速度方向與受到的壓力差方向相同時,如圖1(b)，意味著流水強迫魚體側(cè)向運動，該側(cè)向力對魚體做正功，只要機器魚體中有合適的傳動機構(gòu)，即可利用該力發(fā)電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要提出一種可充電的機器魚，該機器魚在流動的水域，可以自行充電，使機器魚真正用于復(fù)雜危險水下環(huán)境作業(yè)、軍事偵察、水下救撈、海洋生物觀察、考古等方面。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種可充電的機器魚，共享一套驅(qū)動與發(fā)電裝置、用于驅(qū)動背鰭或魚體產(chǎn)生行波運動，所述背鰭或魚體前端連接驅(qū)動與發(fā)電裝置，推進過程時，所述驅(qū)動與電動裝置帶動背鰭或魚體行波運動，作用于水或空氣，獲得推力；發(fā)電時，流水或風(fēng)作用在背鰭或魚體上，驅(qū)動背鰭或魚體相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳動機構(gòu)，背鰭或魚體作行波運動，使驅(qū)動與發(fā)電裝置發(fā)電及充電。

所述驅(qū)動與發(fā)電裝置上設(shè)有支架，當需要充電時，將支架插在河床或樓頂，使水流或風(fēng)作用在機器魚的背鰭或魚體上。

所述背鰭或魚體由多個關(guān)節(jié)、連桿、傳動機構(gòu)組成，關(guān)節(jié)之間通過連桿活動連接，傳動機構(gòu)與驅(qū)動與發(fā)電裝置連接。

所述驅(qū)動與發(fā)電裝置由發(fā)電機、齒輪箱組成，發(fā)電機與齒輪箱及充電電池組合在一起。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的可以充電的機器魚，共享一套驅(qū)動與發(fā)電裝置，該驅(qū)動或發(fā)電裝置用于使背鰭或魚體產(chǎn)生行波運動，推進過程時，所述驅(qū)動與電動裝置帶動背鰭或魚體行波運動，作用于水或空氣，獲得推力；發(fā)電時，流水或風(fēng)作用在背鰭或魚體上，驅(qū)動背鰭或魚體相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳動機構(gòu)，背鰭或魚體作行波運動，使驅(qū)動與發(fā)電裝置發(fā)電及充電。即在流動的水域，可以自行充電，則可以使機器魚真正用于復(fù)雜危險水下環(huán)境作業(yè)、軍事偵察、水下救撈、海洋生物觀察、考古等方面。在有風(fēng)的環(huán)境下，同樣也可以為“空中飛魚”充電。

附圖說明

圖1為魚體或背鰭側(cè)向運動速度方向和壓力差方向關(guān)系圖；

其中：(a)為側(cè)向運動速度與壓力差方向相反，(b)側(cè)向運動速度與壓力差方向相同；

圖2為本發(fā)明的可充電的機器魚結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖2所示，一種可充電的機器魚，包括驅(qū)動與發(fā)電裝置1、背鰭或魚體、尾鰭6。共享一套驅(qū)動與發(fā)電裝置1，該驅(qū)動或發(fā)電裝置1用于使背鰭或魚體產(chǎn)生行波運動，推進過程時，所述驅(qū)動與電動裝置1帶動背鰭或魚體行波運動，作用于水或空氣，獲得推力；發(fā)電時，流水或風(fēng)作用在背鰭或魚體上，驅(qū)動背鰭或魚體相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳動機構(gòu)，背鰭或魚體作行波運動，使驅(qū)動與發(fā)電裝置1發(fā)電及充電。

驅(qū)動與發(fā)電裝置1上設(shè)有支架7。當需要充電時，將支架7插在河床或樓頂，使水流或風(fēng)作用在機器魚的背鰭或魚體上。驅(qū)動與發(fā)電裝置1由發(fā)電機、齒輪箱組成，發(fā)電機與齒輪箱組合在一起。背鰭或魚體由第一至第四關(guān)節(jié)2，3，4，5、連桿、傳動機構(gòu)組成，關(guān)節(jié)之間通過連桿活動連接，傳動機構(gòu)與驅(qū)動與發(fā)電裝置1連接。

當這類魚前進時，它可以是身體或背鰭的行波運動來推進，它通常有一個以上的關(guān)節(jié)。推進與發(fā)電采用同一套裝置，推進過程是發(fā)電機驅(qū)動傳動機構(gòu)，帶動各關(guān)節(jié)使背鰭或魚體運動，作用于水(空氣)，獲得推力；發(fā)電時，流水(風(fēng))作用在背鰭或魚體上，驅(qū)動相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳動機構(gòu)，這些傳動機構(gòu)在驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電時需要對魚體的位置進行固定，即找到有一定水速的水域(或一定風(fēng)速的環(huán)境)，將支架放在河床或樓頂。