本發(fā)明屬于機器魚結構，特別涉及一種串聯(lián)驅動式仿生機器魚。

背景技術：

隨著人類文明的發(fā)展，人們對海洋資源開發(fā)的興趣也越發(fā)濃厚，海洋面積約占地球總面積的70％，伴隨著科技發(fā)展的日新月異，人們開發(fā)和利用海洋資源的腳步逐漸加快，具有海洋勘測、海底探查、海洋打撈、海底物質探測、以及水下偵查與跟蹤等功能的水下機器人，已成為探索海洋、開發(fā)海洋和海洋方位的重要工具。而隨著海洋資源越來越受到國家及有關部門的重視，水下機器人已成為研究的熱點。

仿生機器魚作為水下機器人，具有低噪聲、對環(huán)境擾動小等特點，目前研究的機器魚有些采用魚類的魚鰭外形，通過模仿魚類動作特點使其為機器魚提供驅動力，但是諸如魚鰭柔韌性及其自身協(xié)調能力的難以模仿使得機器魚的控制較為復雜，難以達到期望目標；而使用螺旋槳等推進裝置的機器魚，因本身所具有的產生渦流、能量消耗大、噪聲大及易纏繞水草等先天性缺陷，使其實用性大打折扣。

對于魚類的推進模式研究始于20世紀初，根據推進部位不同分為兩類：身體/尾鰭推進模式和中央鰭/對鰭模式，據估計85％的魚類以身體/尾鰭推進模式(Body and/or caudal fin,BCF)作為常規(guī)推進模式，BCF推進通過軀干伸縮波動和尾鰭擺動形成推力，游動速度快、效率高、快速啟動性能高，適合長時間、長距離、高速度的游動或需要瞬時加速或轉向的場合。

當前仿生魚類研究也集中在BCF仿生機器魚，國內外仿生機器魚的推進和轉向主要依靠胸鰭和尾鰭的配合來實現(xiàn)相應的動作，然而這些方式需要復雜的機械結構和控制程序，既會影響到機器魚的機動性能，也使得仿生機器魚的推廣和實際應用遇到困難。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采用如下技術方案：

本發(fā)明串聯(lián)驅動式仿生機器魚的結構特點是：包括外殼、驅動模塊、電源模塊、密封模塊、控制模塊及配重等附加模塊。其特征為所述機器魚驅動模塊主體由殼體、胸鰭、連接件、支撐環(huán)架、舵機、大固定連接塊、小固定連接塊、螺釘、舵盤、尾鰭組成，并由所述螺釘分別將所述大固定連接塊與所述連接件在左右兩側面固連，所述大固定連接塊與所述支撐環(huán)架、所述舵盤在上下兩端面接觸連接，所述舵盤包括主副舵盤與所述舵機組成一個整體，所述舵機再由所述螺釘將所述小固定連接塊固連，并在所述小固定連接塊的上端面接觸連接所述支撐環(huán)架，而在所述小固定連接塊的右端面固連所述大固定連接塊，這樣依次按照上述裝配方法連接各個部件，使所述驅動模塊串聯(lián)不少于4個所述舵機部件，在最后裝配的所述小固定連接塊右端面用所述螺釘連接所述尾鰭，所述機器魚驅動模塊的配重安裝在所述大固定連接塊的下端面，最終對所述機器魚采取整體密封措施。

本發(fā)明串聯(lián)驅動式仿生機器魚密封模塊特點在于：密封方案選取整體密封，即使用多張密封膠皮黏合成整體尺寸足夠大的單層或多層魚皮緊貼于所述機器魚整體輪廓(除所述殼體外)。

本發(fā)明串聯(lián)驅動式仿生機器魚連接件特點在于：所述連接件截面為與所述支撐環(huán)架長、短半徑比例相一致的橢圓形，所述連接件左側輪緣與所述殼體輪緣配合，且所述輪緣位于外部，所述連接件右側輪緣與所述密封膠皮緊密接觸配合，且所述密封膠皮位于外側，所述連接件在左側布置有用于固定所述控制模塊、電源模塊、配重模塊的固定架，所述固定架預留出一定數量和大小的裝配孔，用于裝配控制模塊、電源模塊等，并使所述固定架粘結于固定板上，所述固定板上布置有不少于一個的集線孔，使得電源線、數據線等通過，并布置四個連接件螺紋孔與所述小固定連接塊固連。

本發(fā)明串聯(lián)驅動式仿生機器魚結構特點還在于：所述舵機串聯(lián)連接而成，且其串聯(lián)的個數不小于4個，并在所述舵機的上下兩端面接觸連接所述支撐環(huán)架。

本發(fā)明串聯(lián)驅動式仿生機器魚支撐環(huán)架特點在于：所述支撐環(huán)架截面為橢圓形，并在所述支撐環(huán)架中對稱布置橫向、縱向四根架桿，所述架桿分為與所述大固定連接塊、小固定連接塊配合的兩種類型，與所述大固定連接塊配合的橫向架桿之間的高度尺寸為所述大固定連接塊最大高度相同，寬度尺寸不小于所述大固定連接塊最大寬度的1.5倍，以此為舵機的步進旋轉留下空間，并在所述架桿的橫向架桿對稱布置4個支撐環(huán)架螺紋孔，其尺寸與所述螺釘，大、小固定連接塊，舵盤相配。

本發(fā)明串聯(lián)驅動式仿生機器魚支撐環(huán)架特點還在于：所述支撐環(huán)架在每個舵機上布置2個，分別與所述大固定連接塊、小固定連接塊接觸連接，且所述支撐環(huán)架的大小按照合適比例從左至右依次等比例縮小。

與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

首先，利用多舵機串聯(lián)驅動，簡化了仿生機器魚的機械結構，使機器魚既具有良好的機動性能，又具有效率高、傳動簡單、易于控制的優(yōu)點。

其次，使用多層密封膠皮進行整體密封，既能做到優(yōu)異的防水性能，又能使得機器魚的游動過程中不起褶皺，保證了良好的外形，易于機器魚動作的實現(xiàn)。

然后，采取雙輪緣、多功能連接件來連接機器魚殼體與部分驅動模塊，有效地增強了機器魚整體的密封性于可拓展性，并為后續(xù)配重模塊、開關模塊等的設計預留了空間。

最后，選擇比例縮放陣列式支撐環(huán)架進行外部密封膠皮的支撐，使機器魚外觀具有與實際魚體的相似性，還能加強魚身的強度。

下面結合附圖說明對本發(fā)明的串聯(lián)驅動式仿生機器魚作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為結構示意圖的局部放大圖。

圖3為機器魚配重簡化圖。

圖4為連接件結構示意圖。

圖5為支撐環(huán)架的結構示意圖。

圖6為舵機與舵盤的裝配簡圖。

圖7為大固定連接塊的結構示意圖。

圖中：1殼體，2胸鰭，3連接件，4支撐環(huán)架，5舵機，6大固定連接塊，7小固定連接塊，8螺釘，9舵盤，10尾鰭，301連接件左側輪緣，302連接件右側輪緣，303固定架，304裝配孔，305固定板，306集線孔，307連接件螺紋孔，401架桿，402支撐環(huán)架螺紋孔，901主舵盤，902副舵盤。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明：

如圖1至圖7所示，一種串聯(lián)驅動式仿生機器魚，包括殼體1，胸鰭2，連接件3，支撐環(huán)架4，舵機5，大固定連接塊6，小固定連接塊7，螺釘8，舵盤9，尾鰭10，由所述螺釘8分別將所述大固定連接塊6與所述連接件3在左右兩側面固連，所述大固定連接塊6與所述支撐環(huán)架4、所述舵盤9其中包括主舵盤901、副舵盤902，在上下兩端面接觸連接，所述舵盤9與所述舵機5組成一個整體，所述舵機5再由所述螺釘8將所述小固定連接塊7固連，并在所述小固定連接塊7的上端面接觸連接所述支撐環(huán)架4，而在所述小固定連接塊7的右端面固連所述大固定連接塊6，這樣依次按照上述裝配方法連接各個部件，使所述驅動模塊串聯(lián)4個所述舵機部件，在最后裝配的所述小固定連接塊7右端面用所述螺釘8連接所述尾鰭10，所述機器魚驅動模塊的配重安裝在所述大固定連接塊6的下端面，并最終對所述機器魚采取整體密封措施，密封材料可選擇硅膠膜。

進一步地，所述連接件左側輪緣301與所述殼體1輪緣配合，且所述左側輪緣301位于外部，所述連接件右側輪緣302與所述密封膠皮緊密接觸配合，并使所述密封膠皮位于外側，所述連接件3在左側布置有用于固定所述控制模塊、電源模塊、配重模塊的固定架303，所述固定架303預留出一定數量和大小的裝配孔304，用于裝配控制模塊、電源模塊等，并使所述固定架303固連于固定板305上，所述固定板305上布置有不少于一個的集線孔306，使得電源線、數據線等通過，并布置四個連接件螺紋孔307與所述小固定連接塊固連。

如圖5所示，所述支撐環(huán)架4截面為橢圓形，并在所述支撐環(huán)架4中對稱布置橫向、縱向四根架桿401，所述架桿401分為與所述大固定連接塊6、小固定連接塊7配合的兩種類型，與所述大固定連接塊6配合的橫向架桿之間的高度尺寸為所述大固定連接塊6最大高度相同，寬度尺寸為所述大固定連接塊6最大寬度的1.5倍，并在所述架桿401的橫向架桿對稱布置4個支撐環(huán)架螺紋孔402，進一步地，所述支撐環(huán)架4與在每個舵機上布置2個，分別與所述大固定連接塊6、小固定連接塊7接觸連接，且所述支撐環(huán)架4的大小從左至右依次等比例縮小。

如圖3所示，為機器魚配重方案的簡化圖，在具體實施時，依據魚體的整體對稱結構，將機器魚的重心控制在Y軸的負半軸，利用“不倒翁”原理使魚在水中的姿態(tài)保持平衡。

如圖1、圖5所示，所述殼體1、所述支撐環(huán)架4材料可以為PC+ABS，并可采用3D打印加工。

如圖4所示，所述連接件3材料可以為金屬，以此增強連接的可靠性與穩(wěn)定性。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明精神的前提下，本領域技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。