本發(fā)明涉及水下航行與探測裝置，是一種以蝠鲼生物形態(tài)的仿生裝置。

背景技術(shù)：

探索海洋科學(xué)是21世紀(jì)最重大的問題之一。傳統(tǒng)的“螺旋槳”的航行裝置隨著時代的進(jìn)步逐漸的被淘汰。而水下機(jī)器人則成為現(xiàn)代探索海洋資源的重要工具。作為融合仿生學(xué)、流體動力學(xué)、材料學(xué)、工程學(xué)、自動控制理論及機(jī)器人學(xué)的交叉學(xué)科，仿生型水下航行器具備海蛇類對水域環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性高、體積小、推進(jìn)效率高、噪聲低、流體擾動小、機(jī)動性好等優(yōu)點；但仍然存在一些如重量、幾何尺寸、噪音大、靈活性和隱蔽性差、對環(huán)境擾動大等諸多自身不足。在仿生機(jī)器魚的研究上國內(nèi)起步較晚，但隨著高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對進(jìn)一步開發(fā)近海直至遠(yuǎn)洋的迫切需求，越來越多的科研機(jī)構(gòu)開始從事這方面的研究工作，近年來隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展，通過施加特定激勵信號，使特殊功能材料產(chǎn)生物理變形，推進(jìn)微型水下機(jī)器人靈活游動，在空間狹小的環(huán)境進(jìn)行檢測、維護(hù)等作業(yè)。

國內(nèi)外科研人員模仿魚類游動模式研制了多種仿生機(jī)器魚。研究的熱點主要集中在尾鰭擺動推進(jìn)機(jī)器魚，這種模式下的機(jī)器魚游動速度很快，但靈活性差，而采用中央鰭/對鰭推進(jìn)模式游動的機(jī)器魚游動速度慢，但穩(wěn)定性高、機(jī)動性好。

近幾年來，越來越多的科研人員開始研究采用mpf推進(jìn)模式游動的機(jī)器魚。愛沙尼亞學(xué)者anton等人研制了離子交換膜金屬復(fù)合材料驅(qū)動的仿胸鰭波動機(jī)構(gòu)。美國西北大學(xué)的epstein等人研制了仿生帶狀長鰭推進(jìn)器。日本的yamamoto等基于撲翼原理模仿雙吻前口蝠鲼研制了柔性機(jī)器魚。中國國防科技大學(xué)研究了柔性長鰭波動推進(jìn)的仿生水下機(jī)器人和胸鰭擺動模式推進(jìn)機(jī)器魚。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)章永華等人開發(fā)了形狀記憶合金(shapememoryalloy，sma)驅(qū)動的可實現(xiàn)波狀運動的仿生魚鰭模型。北京航空航天大學(xué)研制了單自由度的仿蝠鲼水下機(jī)器魚。但是,目前用于mpf推進(jìn)模式游動機(jī)器魚的仿生魚鰭都很難實現(xiàn)全柔性的仿生運動。

綜上所述，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)全柔性防生運動，阻力低、速度快且靈活，可以加速啟動、便于水下通訊及時反饋數(shù)據(jù)的仿生蝠鲼裝置，而關(guān)于這種仿生蝠鲼裝置目前還未見報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供種一能夠?qū)崿F(xiàn)全柔性防生運動，阻力低、速度快且靈活，可以加速啟動、便于水下通訊時反饋數(shù)據(jù)的仿生蝠鲼裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種仿生蝠鲼裝置，所述的仿生蝠鲼裝置包括蝠鲼本體、胸鰭本體、多路舵機(jī)控制板、主控單片機(jī)；所述的胸鰭本體共有兩個，分布在蝠鲼本體兩側(cè)；所述的蝠鲼本體內(nèi)設(shè)有包括至少4個支架和4個舵機(jī)，在每個支架內(nèi)分別安裝有舵機(jī)，支架依序固定連接在一起；雙胸鰭本體分別經(jīng)支架固定連接在蝠鲼本體上；多路舵機(jī)控制板的多路信號輸出端分別與各個舵機(jī)的信號輸入端電連接；多路舵機(jī)控制板與主控單片機(jī)之間雙向電連接；在蝠鲼本體固定安裝有聲波傳感器、磁場傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和多通道無線通訊收發(fā)裝置，蝠鲼本體前端設(shè)有高清微型攝像頭；紅外避障儀、水壓傳感器、溫度傳感器、聲波傳感器、加速度傳感器和磁場傳感器的信號輸出端分別與主控單片機(jī)的各個信號輸入端電連接，主控單片機(jī)的無線通訊端、多路舵機(jī)控制板的無線通訊端分別與多通道無線收發(fā)裝置的信號端通訊連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，在支架和舵機(jī)上均分別安裝有浮力塊，該浮力塊呈半橢圓柱形。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，左右胸鰭本體內(nèi)各有一舵機(jī)。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述所述的仿生蝠鲼裝置，其特征在于，蝠鲼本體的表面設(shè)置有仿生類硅膠。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，兩個胸鰭本體分布在蝠鲼本體兩邊，整體形成扁平狀。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，胸鰭本體的骨架為類四桿結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述生蝠鲼裝置還包括電源，主控單片機(jī)的電源端、多路舵機(jī)控制板的電源端、磁場傳感器的電源端、加速度傳感器的電源端和舵機(jī)的電源端分別與電源電連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述主控單片機(jī)的控制方法包括以下步驟：首先分三路同時分別處理，第一路接收各個傳感器反饋數(shù)據(jù)，并將各個傳感器數(shù)據(jù)存儲于主控單片機(jī)的存儲器中，然后通過多通道無線信號收發(fā)裝置上傳給上位機(jī)，再返回“接收傳感器反饋數(shù)據(jù)”步驟；第二路接收高清微型攝像頭的影像數(shù)據(jù)，并將影像數(shù)據(jù)存儲于主控單片機(jī)的存儲器中，然后將影像數(shù)據(jù)通過多通道無線信號收發(fā)裝置上傳給上位機(jī)；再返回“接收高清微型攝像頭的影像數(shù)據(jù)”步驟；第三路判斷是否收到紅外避障儀發(fā)出的高頻電信號；如果收到高頻電信號，則進(jìn)入“向多路舵機(jī)控制板發(fā)出相應(yīng)動作信號”步驟；如果沒有收到高頻電信號，進(jìn)入接收遙控器發(fā)出指令；然后判斷遙控器指令各類；所述的指令包括前進(jìn)、上升、下潛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、速度；向多路舵機(jī)控制板發(fā)出相應(yīng)動作信號；相應(yīng)舵機(jī)執(zhí)行動作指令；第四路，判斷多通道無線收發(fā)裝置是否與上位機(jī)連接，在水下深處接受不到無線信號時控制方式為智能巡航模式，通過聲波傳感器、磁場傳感器及水壓傳感器收集到的蝠鲼距離海底的距離數(shù)據(jù)、蝠鲼前進(jìn)方向數(shù)據(jù)、水壓數(shù)據(jù)，保存在主控單片機(jī)的儲存中，主控單片機(jī)計算出距離始發(fā)點的距離，方向，到達(dá)目的地后蝠鲼可安全返回。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案：

所述前進(jìn)指令的控制方法如下：第一步,同時進(jìn)行如下動作，動作的完成時間為0.2s:從魚的后部往前部看，左側(cè)第一個舵機(jī)逆時針擺動30度；左側(cè)第二個舵機(jī)保持不動；右側(cè)第一個舵機(jī)順時針擺動30度；右側(cè)第二個舵機(jī)保持不動；第二步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針0度擺動至逆時針35度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針0度擺動至順時針35度；第三步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針35度擺動至逆時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針35度擺動至順時針65度；第四步，動作的完成時間為0.8s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至逆時針30度；第五步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；第六步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至0度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至0度；第七步，返回第二步，循環(huán)往復(fù)；

所述左轉(zhuǎn)指令的控制方法如下：第一步,同時進(jìn)行如下動作，動作的完成時間為0.2s:從魚的后部往前部看，左側(cè)第一個舵機(jī)保持不動；左側(cè)第二個舵機(jī)逆時針擺動30度；右側(cè)第一個舵機(jī)順時針擺動30度；右側(cè)第二個舵機(jī)保持不動；第二步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)0度擺動至逆時針35度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針0度擺動至順時針35度；第三步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針35度擺動至逆時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針35度擺動至順時針65度；第四步，動作的完成時間為0.8s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至順時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至逆時針30度；第五步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；第六步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至逆時針0度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至30度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至0度；第七步，返回第二步，循環(huán)往復(fù)。

所述右轉(zhuǎn)指令的控制方法如下：第一步,同時進(jìn)行如下動作，動作的完成時間為0.2s:從魚的后部往前部看，左側(cè)第一個舵機(jī)逆時針擺動30度；左側(cè)第二個舵機(jī)保持不動；右側(cè)第一個舵機(jī)保持不動；右側(cè)第二個舵機(jī)順時針擺動30度；第二步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針0度擺動至逆時針35度；右側(cè)第一舵機(jī)從0度擺動至順時針35度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；第三步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針35度擺動至逆時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針35度擺動至順時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；第四步，動作的完成時間為0.8s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至逆時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針65度；第五步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；第六步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至0度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至順時針0度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至30度；第七步，返回第二步，循環(huán)往復(fù)；

所述的上升指令的控制方法為：在前進(jìn)指令的基礎(chǔ)上，中間的步進(jìn)電機(jī)移動至后端；

所述的下潛指令的控制方法為：在前進(jìn)指令的基礎(chǔ)上，中間的步進(jìn)電機(jī)移動至前端。

本發(fā)明優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明的一種仿生蝠鲼裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)全柔性防生運動，阻力低、速度快且靈活，可以加速啟動、便于水下通訊及時反饋數(shù)據(jù)，滑翔的動力機(jī)制使得該生蝠鲼裝置在游動時噪聲很大程度上的減小，利于隱蔽，在海洋生物研究和海底勘測中有著很好的應(yīng)用前景；

2、在左雙舵機(jī)、右雙舵機(jī)、左支架、右支架上分別安裝有浮力塊。這樣可有效增加浮力，提高本發(fā)明在水里的靈活性；

3、仿生蝠鲼裝置包括蝠鲼本體、胸鰭本體，且兩個胸鰭本體分布在蝠鲼本體兩邊，整體形成扁平狀，平扁的體型在水中可以將阻力降到最低，速度可以在很大程度上提高；同時，該扁平狀外形設(shè)計讓水下的阻力降到最低，讓能量的損耗大大縮減；

4、利用類四桿結(jié)構(gòu)構(gòu)成胸鰭本體骨架，驅(qū)動胸鰭本體產(chǎn)生平滑的弦向波動變形，滑翔的動力機(jī)制讓仿生蝠鲼裝置的噪聲很大程度上的減小，隱蔽性好；

5、采用柔軟的硅橡膠板作為胸鰭覆皮，構(gòu)成三維擺動胸鰭本體構(gòu)型，用異步四驅(qū)動舵機(jī)做為雙驅(qū)差動胸鰭本體，用以實現(xiàn)胸鰭本體軸向和徑向的波動；

6、本發(fā)明的仿生蝠鲼裝置，在蝠鲼本體內(nèi)設(shè)置支架和舵機(jī)，通過控制舵機(jī)前進(jìn)、上升、下潛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、速度的行動作指令；同時控制各個動作指令的時間，以及轉(zhuǎn)動方向，并通過支架傳遞給兩側(cè)的胸鰭本體，使得胸鰭本體能夠產(chǎn)生全柔性運動，形成推進(jìn)力推動蝠鲼本體在水中靈活游動；

7、設(shè)有通訊設(shè)備，可以讓仿生蝠鲼裝置在水下及時的將數(shù)據(jù)傳回來，可了解運動路線上的最低耗能，便于動作設(shè)計。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的一種仿生蝠鲼裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為本發(fā)明的一種仿生蝠鲼裝置在水下運行狀態(tài)示意圖。

附圖3是本發(fā)明的一種仿生蝠鲼裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接示意圖。

附圖4是用porteus軟件來進(jìn)行電路的模擬仿真示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的具體實施方式作詳細(xì)說明。

附圖中涉及的附圖標(biāo)記和組成部分如下所示：

1.蝠鲼本體2.胸鰭本體

在發(fā)明中，為了便于描述，各部件上、下、左、右等對位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖來進(jìn)行描述的：

請參照圖1-圖3，圖1是本發(fā)明的一種仿生蝠鲼裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的一種仿生蝠鲼裝置在水下運行狀態(tài)示意圖。圖3是本發(fā)明的一種仿生蝠鲼裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接示意圖。一種仿生蝠鲼裝置，所述的仿生蝠鲼裝置包括蝠鲼本體1、胸鰭本體2、多路舵機(jī)控制板、主控單片機(jī)；所述的胸鰭本體2共有兩個，分布在蝠鲼本體1兩側(cè)；所述的蝠鲼本體1內(nèi)設(shè)有包括至少4個支架和4個舵機(jī)，在每個支架內(nèi)分別安裝有舵機(jī)，支架依序固定連接在一起；雙胸鰭本體2分別經(jīng)支架固定連接在蝠鲼本體1上；多路舵機(jī)控制板的多路信號輸出端分別與各個舵機(jī)的信號輸入端電連接；多路舵機(jī)控制板與主控單片機(jī)之間雙向電連接；在蝠鲼本體1固定安裝有聲波傳感器、磁場傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和多通道無線通訊收發(fā)裝置，蝠鲼本體1前端設(shè)有高清微型攝像頭；紅外避障儀、水壓傳感器、溫度傳感器、聲波傳感器、加速度傳感器和磁場傳感器的信號輸出端分別與主控單片機(jī)的各個信號輸入端電連接，主控單片機(jī)的無線通訊端、多路舵機(jī)控制板的無線通訊端分別與多通道無線收發(fā)裝置的信號端通訊連接。

所述主控單片機(jī)的工作過程如下：首先分三路同時分別處理，第一路接收各個傳感器反饋數(shù)據(jù)，并將各個傳感器數(shù)據(jù)存儲于主控單片機(jī)的存儲器中，然后通過多通道無線信號收發(fā)裝置上傳給上位機(jī)，再返回“接收傳感器反饋數(shù)據(jù)”步驟；第二路接收高清微型攝像頭的影像數(shù)據(jù)，并將影像數(shù)據(jù)存儲于主控單片機(jī)的存儲器中，然后將影像數(shù)據(jù)通過多通道無線信號收發(fā)裝置上傳給上位機(jī)；再返回“接收高清微型攝像頭的影像數(shù)據(jù)”步驟；第三路判斷是否收到紅外避障儀發(fā)出的高頻電信號；如果收到高頻電信號，則進(jìn)入“向多路舵機(jī)控制板發(fā)出相應(yīng)動作信號”步驟；如果沒有收到高頻電信號，進(jìn)入接收遙控器發(fā)出指令；然后判斷遙控器指令各類；所述的指令包括前進(jìn)、上升、下潛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、速度；向多路舵機(jī)控制板發(fā)出相應(yīng)動作信號；相應(yīng)舵機(jī)執(zhí)行動作指令；第四路，判斷多通道無線收發(fā)裝置是否與上位機(jī)連接，在水下深處接受不到無線信號時控制方式為智能巡航模式，通過聲波傳感器、磁場傳感器及水壓傳感器收集到的蝠鲼距離海底的距離數(shù)據(jù)、蝠鲼前進(jìn)方向數(shù)據(jù)、水壓數(shù)據(jù)(通過公式計算得出實際水深)，保存在主控單片機(jī)的儲存中，主控單片機(jī)計算出距離始發(fā)點的距離，方向，到達(dá)目的地后蝠鲼可安全返回。

所述的前進(jìn)指令進(jìn)行如下處理:

1第一步,同時進(jìn)行如下動作，動作的完成時間為0.2s:從魚的后部往前部看，左側(cè)第一個舵機(jī)逆時針擺動30度；左側(cè)第二個舵機(jī)保持不動；右側(cè)第一個舵機(jī)順時針擺動30度；右側(cè)第二個舵機(jī)保持不動；

2第二步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針0度擺動至逆時針35度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針0度擺動至順時針35度；

3第三步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針35度擺動至逆時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針35度擺動至順時針65度；

4第四步，動作的完成時間為0.8s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至逆時針30度；

5第五步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；

6第6步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至0度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至0度；

7第7步，返回第二步，循環(huán)往復(fù)。

所述的左轉(zhuǎn)指令進(jìn)行如下處理:

1第一步,同時進(jìn)行如下動作，動作的完成時間為0.2s:從魚的后部往前部看，左側(cè)第一個舵機(jī)保持不動；左側(cè)第二個舵機(jī)逆時針擺動30度；右側(cè)第一個舵機(jī)順時針擺動30度；右側(cè)第二個舵機(jī)保持不動；

2第二步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)0度擺動至逆時針35度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針0度擺動至順時針35度；

3第三步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針35度擺動至逆時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針35度擺動至順時針65度；

4第四步，動作的完成時間為0.8s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至順時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至逆時針30度；

5第五步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；

6第6步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至逆時針0度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至30度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至0度；

7第7步，返回第二步，循環(huán)往復(fù)。

所述的右轉(zhuǎn)指令進(jìn)行如下處理:

1第一步,同時進(jìn)行如下動作，動作的完成時間為0.2s:從魚的后部往前部看，左側(cè)第一個舵機(jī)逆時針擺動30度；左側(cè)第二個舵機(jī)保持不動；右側(cè)第一個舵機(jī)保持不動；右側(cè)第二個舵機(jī)順時針擺動30度；

2第二步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針0度擺動至逆時針35度；右側(cè)第一舵機(jī)從0度擺動至順時針35度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；

3第三步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針35度擺動至逆時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針35度擺動至順時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；

4第四步，動作的完成時間為0.8s，左側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至順時針65度；左側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至順時針30度；右側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至逆時針30度；右側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針65度；

5第五步，動作的完成時間為0.2s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針65度擺動至順時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針30度擺動至順時針65度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針30度擺動至逆時針65度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針65度擺動至逆時針30度；

6第6步，動作的完成時間為0.4s，左側(cè)第一舵機(jī)從順時針30度擺動至逆時針30度；左側(cè)第二舵機(jī)從順時針65度擺動至0度；右側(cè)第一舵機(jī)從逆時針65度擺動至順時針0度；右側(cè)第二舵機(jī)從逆時針30度擺動至30度；

7第7步，返回第二步，循環(huán)往復(fù)。

所述上升指令進(jìn)行如下處理：在前進(jìn)指令的基礎(chǔ)上，中間的步進(jìn)電機(jī)移動至后端；

所述下潛指令進(jìn)行如下處理：在前進(jìn)指令的基礎(chǔ)上，中間的步進(jìn)電機(jī)移動至前端；

作為優(yōu)選方案，在左雙舵機(jī)、右雙舵機(jī)、左支架、右支架上分別安裝有浮力塊。這樣可有效增加浮力，提高本發(fā)明在水里的靈活性。更優(yōu)選方案，該浮力塊呈半橢圓柱形能減輕水中阻力。根據(jù)實際需要，優(yōu)選左雙舵機(jī)為2個，右雙舵機(jī)為2個，為了減少水中阻力和降低磨損，提高使用壽命，在蝠鲼本體及兩胸鰭本體的表面均設(shè)置有仿生類硅膠。

作為優(yōu)選方案，左右胸鰭本體2內(nèi)各有一舵機(jī)；

作為優(yōu)選方案，蝠鲼本體1頭部、蝠鲼本體1的表面以及雙胸鰭本體2均設(shè)置有仿生類硅膠軟皮；

作為優(yōu)選方案，蝠鲼本體1的表面設(shè)置有仿生類硅膠；

作為優(yōu)選方案，根據(jù)需要，還包括電源，主控單片機(jī)的電源端、多路舵機(jī)控制板的電源端、磁場傳感器的電源端、加速度傳感器的電源端和舵機(jī)的電源端分別與電源電連接。

需要說明的是：

本發(fā)明的仿生蝠鲼裝置采用計算機(jī)模擬仿真和實驗相結(jié)合；用porteus軟件來進(jìn)行電路的模擬仿真，如圖4；用solidworks軟件來模擬結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計以及進(jìn)行力學(xué)分析；用maya和unity3d軟件來模擬最后的效果；用matlab軟件來進(jìn)行大量的計算和分析；實驗主要以對航行器的力學(xué)分析為主，對其受力分析，得到參數(shù)并進(jìn)行計算分析。

優(yōu)選主控單片機(jī)的型號為stc系列單片機(jī)、優(yōu)選多路舵機(jī)控制板型號為torobot20路舵機(jī)控制板；

所述的仿生蝠鲼裝置包括蝠鲼本體1、胸鰭本體2，且兩個胸鰭本體2分布在蝠鲼本體1兩邊，整體形成扁平狀，平扁的體型在水中可以將阻力降到最低，速度可以在很大程度上提高；同時，該扁平狀外形設(shè)計讓水下的阻力降到最低，讓能量的損耗大大縮減；

本發(fā)明的仿生蝠鲼裝置，屬于半柔性機(jī)體。制作采用玻璃鋼的亞克力密封方盒為主要材料制作扁平的蝠鲼本體1；并在蝠鲼本體1處放置傳感器、控制器、通訊設(shè)備和電源。利用類四桿結(jié)構(gòu)構(gòu)成胸鰭本體2骨架，驅(qū)動胸鰭本體2產(chǎn)生平滑的弦向波動變形，滑翔的動力機(jī)制讓仿生蝠鲼裝置的噪聲很大程度上的減小，隱蔽性好；并且胸鰭本類飛機(jī)流線型的外形設(shè)計讓仿生蝠鲼裝置的動作更加靈活這是其它航行器所不能有的；采用柔軟的硅橡膠板作為胸鰭覆皮，構(gòu)成三維擺動胸鰭本體2構(gòu)型，用異步四驅(qū)動舵機(jī)做為雙驅(qū)差動胸鰭本體2，用以實現(xiàn)胸鰭本體2軸向和徑向的波動。

本發(fā)明的仿生蝠鲼裝置，在蝠鲼本體1內(nèi)設(shè)置支架和舵機(jī)，通過控制舵機(jī)前進(jìn)、上升、下潛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、速度的行動作指令；同時控制各個動作指令的時間，以及轉(zhuǎn)動方向，并通過支架傳遞給兩側(cè)的胸鰭本體2，使得胸鰭本體2能夠產(chǎn)生全柔性運動，形成推進(jìn)力推動蝠鲼本體1在水中靈活游動。

由于仿生蝠鲼裝置在水中的運動方式為滑翔，那么在水下的運動路線將會近似是一條周期較長的余弦曲線，那么它的動作在設(shè)計的時候就需要大量的計算。為了了解它在怎樣的情況下是可以達(dá)到最低耗能以及什么時候最適合采集數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過通訊設(shè)備來實現(xiàn)的，可以讓仿生蝠鲼裝置在水下及時的將數(shù)據(jù)傳回來，具體如下：

通訊設(shè)備與科考母船是有線連接，母船將通訊設(shè)備放入水下指定的深度，仿生蝠鲼裝置到達(dá)這個深度后，與通訊設(shè)備進(jìn)行連接反饋連接狀態(tài)，連接成功后母船對仿生蝠鲼裝置下達(dá)指令，仿生蝠鲼裝置開始工作。近的情況下進(jìn)行無線電波通訊，而在遠(yuǎn)距離情況下僅用超聲波進(jìn)行定位，必要時用聲波進(jìn)行通訊，仿生蝠鲼裝置完成任務(wù)或者能量臨近枯竭時通過聲波定位回到通訊設(shè)備旁邊，反饋信息。同時如果在水下檢測到重要部件出現(xiàn)問題時，該仿生蝠鲼裝置上所裝有的自我檢測系統(tǒng)會立即進(jìn)行數(shù)據(jù)保存和啟動應(yīng)急系統(tǒng)。避免出現(xiàn)采集樣本的遺漏與損失。

本發(fā)明的一種仿生蝠鲼裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)全柔性防生運動，阻力低、速度快且靈活，可以加速啟動、便于水下通訊及時反饋數(shù)據(jù)，滑翔的動力機(jī)制使得該生蝠鲼裝置在游動時噪聲很大程度上的減小，利于隱蔽，在海洋生物研究和海底勘測中有著很好的應(yīng)用前景；在左雙舵機(jī)、右雙舵機(jī)、左支架、右支架上分別安裝有浮力塊。這樣可有效增加浮力，提高本發(fā)明在水里的靈活性；仿生蝠鲼裝置包括蝠鲼本體1、胸鰭本體2，且兩個胸鰭本體2分布在蝠鲼本體1兩邊，整體形成扁平狀，平扁的體型在水中可以將阻力降到最低，速度可以在很大程度上提高；同時，該扁平狀外形設(shè)計讓水下的阻力降到最低，讓能量的損耗大大縮減；利用類四桿結(jié)構(gòu)構(gòu)成胸鰭本體2骨架，驅(qū)動胸鰭本體2產(chǎn)生平滑的弦向波動變形，滑翔的動力機(jī)制讓仿生蝠鲼裝置的噪聲很大程度上的減小，隱蔽性好；采用柔軟的硅橡膠板作為胸鰭覆皮，構(gòu)成三維擺動胸鰭本體2構(gòu)型，用異步四驅(qū)動舵機(jī)做為雙驅(qū)差動胸鰭本體2，用以實現(xiàn)胸鰭本體2軸向和徑向的波動；本發(fā)明的仿生蝠鲼裝置，在蝠鲼本體1內(nèi)設(shè)置支架和舵機(jī)，通過控制舵機(jī)前進(jìn)、上升、下潛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、速度的行動作指令；同時控制各個動作指令的時間，以及轉(zhuǎn)動方向，并通過支架傳遞給兩側(cè)的胸鰭本體2，使得胸鰭本體2能夠產(chǎn)生全柔性運動，形成推進(jìn)力推動蝠鲼本體1在水中靈活游動；設(shè)有通訊設(shè)備，可以讓仿生蝠鲼裝置在水下及時的將數(shù)據(jù)傳回來，可了解運動路線上的最低耗能，便于動作設(shè)計。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。