仿生機器魚的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種仿生機器魚，包括魚頭部分、魚身部分、魚尾部分，所述仿生機器魚上覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機；所述仿生機器魚還包括：設置在所述魚尾部分的魚尾驅動機構、設置在所述魚身部分的重心調整機構、設置在所述魚頭部分的胸鰭擺動機構、以及與所述摩擦電納米發(fā)電機相連接的蓄電裝置；本發(fā)明充分地利用了海洋能這一新能源解決了機器魚水下續(xù)航的問題。
【專利說明】
仿生機器魚
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種水下活動裝置，具體為一種仿生機器魚。
【背景技術】
[0002]機器魚的高速、高效、高偽裝性、高機動性、以及強適應性，使得其在軍事應用、生物觀察、以及狹小空間內的檢測等方面具有重要應用和迫切需求。但是由于充電問題的限制，現(xiàn)有技術中的機器魚無法執(zhí)行長時間遠距離的任務，嚴重限制了機器魚在水下尤其是海洋中執(zhí)行任務的能力。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種仿生機器魚。
[0004]本發(fā)明的技術手段如下:
[0005]—種仿生機器魚，包括魚頭部分、魚身部分、魚尾部分，所述仿生機器魚上覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機;所述仿生機器魚還包括:設置在所述魚尾部分的魚尾驅動機構、設置在所述魚身部分的重心調整機構、設置在所述魚頭部分的胸鰭擺動機構、以及與所述摩擦電納米發(fā)電機相連接的蓄電裝置；
[0006]另外，所述仿生機器魚還包括分布在所述魚頭部分的魚眼部位、設置在所述魚眼部位上的攝像頭；
[0007]另外，所述仿生機器魚還包括分布在魚身部分的背鰭和設置在所述背鰭內的無線通信天線；
[0008]進一步地，所述魚尾驅動機構包括至少一個魚尾驅動模塊;所述魚尾驅動模塊包括第一舵機和傳動部件;所述傳動部件一端連接所述第一舵機的輸出軸，另一端連接所述魚尾部分；
[0009]另外，所述仿生機器魚還包括分布在魚尾部分的尾鰭；當所述魚尾驅動機構所包括的魚尾驅動模塊有3個，分別為第一魚尾驅動模塊、第二魚尾驅動模塊和第三魚尾驅動模塊;所述魚尾部分包括相互分離的第一魚尾部、第二魚尾部和第三魚尾部;所述第一魚尾驅動模塊的第一舵機設置在所述第一魚尾部內；所述第二魚尾驅動模塊的第一舵機設置在所述第二魚尾部內；所述第三魚尾驅動模塊的第一舵機設置在所述第三魚尾部內；所述第一魚尾部首端設置在魚身部分上;所述第一魚尾驅動模塊的傳動部件一端連接所述第一魚尾驅動模塊的第一舵機，另一端連接所述第二魚尾部首端;所述第二魚尾驅動模塊的傳動部件一端連接所述第二魚尾驅動模塊的第一舵機，另一端連接所述第三魚尾部首端;所述第三魚尾驅動模塊的傳動部件一端連接所述第三魚尾驅動模塊的第一舵機，另一端連接尾鰭首端;
[0010]進一步地，所述重心調整機構包括基座、豎直設置在所述基座上的第一支座和第二支座、橫向設置在第一支座和第二支座之間的導向桿和絲杠、穿設在所述導向桿和所述絲杠上的第一滑塊、以及電機;所述電機帶動所述絲杠旋轉，進而帶動所述第一滑塊在所述導向桿上前移或后移；
[0011 ]進一步地，所述胸鰭擺動機構包括鰭葉、鰭柄、第一轉軸、第二轉軸、設置在鰭柄一端面上的弧形槽、以及第二舵機;所述鰭葉通過所述第一轉軸安裝在所述鰭柄的所述端面上，并能夠通過設置在鰭葉上的第二滑塊沿所述弧形槽滑動;所述第二舵機帶動所述鰭柄圍繞所述第二轉軸前后擺動；當所述第二舵機驅動所述鰭柄向后擺動時，所述第二滑塊處于所述弧形槽的第一端；當所述第二舵機驅動所述鰭柄向前擺動時，所述第二滑塊處于所述弧形槽的第二端;所述弧形槽的第二端位于所述弧形槽的第一端的上方；
[0012]進一步地，所述蓄電裝置依次包括與所述摩擦電納米發(fā)電機相連接的降壓變壓器、與降壓變壓器相連接的交直流變換器和與交直流變換器相連接的蓄電池；
[0013]另外，所述仿生機器魚還包括設置在魚身部分的充電接口，該充電接口與所述蓄電池相連接。
[0014]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提供的仿生機器魚，通過利用摩擦電納米發(fā)電機產生的電能對機器魚進行充電，不僅能夠使機器魚在游動過程中給自身充電而且在機器魚靜止不動時也可以利用海洋中波浪沖擊產生的摩擦作用進行發(fā)電，充分地利用了海洋能這一新能源解決了機器魚水下續(xù)航的問題。
【附圖說明】
[0015]圖1是覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機的本發(fā)明所述仿生機器魚的結構示意圖；
[0016]圖2是未覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機的本發(fā)明所述仿生機器魚的結構示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明所述重心調整機構的結構示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明所述胸鰭擺動機構的結構示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明所述仿生機器魚的結構框圖。
[0020]圖中:1、魚頭部分，2、魚身部分，3、魚尾部分，4、摩擦電納米發(fā)電機，6、重心調整機構，7、胸鰭擺動機構，8、蓄電裝置，10、背鰭，11、無線通信天線，12、充電接口，13、魚眼部位，14、攝像頭，15、嵌入式核心板，31、尾鰭，32、第一魚尾部，33、第二魚尾部，34、第三魚尾部，51、第一舵機，52、傳動部件，61、基座，62、第一支座，63、第二支座，64、導向桿，65、絲杠，66、第一滑塊，67、電機，68、電機支架，71、鰭葉，72、鰭柄，73、第一轉軸，74、第二轉軸，75、弧形槽，76、第二舵機，77、第二滑塊，751、第一端，752、第二端。
【具體實施方式】
[0021 ] 如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所不的一種仿生機器魚，包括魚頭部分1、魚身部分2、魚尾部分3，所述仿生機器魚上覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機4;所述仿生機器魚還包括:設置在所述魚尾部分3的魚尾驅動機構、設置在所述魚身部分2的重心調整機構6、設置在所述魚頭部分I的胸鰭擺動機構7、以及與所述摩擦電納米發(fā)電機4相連接的蓄電裝置8;另外，所述仿生機器魚還包括分布在所述魚頭部分I的魚眼部位13、設置在所述魚眼部位13上的攝像頭14;另外，所述仿生機器魚還包括分布在魚身部分2的背鰭10和設置在所述背鰭10內的無線通信天線11;進一步地，所述魚尾驅動機構包括至少一個魚尾驅動模塊;所述魚尾驅動模塊包括第一舵機51和傳動部件52;所述傳動部件52—端連接所述第一舵機51的輸出軸，另一端連接所述魚尾部分3;另外，所述仿生機器魚還包括分布在魚尾部分3的尾鰭31;當所述魚尾驅動機構所包括的魚尾驅動模塊有3個，分別為第一魚尾驅動模塊、第二魚尾驅動模塊和第三魚尾驅動模塊;所述魚尾部分3包括相互分離的第一魚尾部32、第二魚尾部33和第三魚尾部34;所述第一魚尾驅動模塊的第一舵機51設置在所述第一魚尾部32內；所述第二魚尾驅動模塊的第一舵機51設置在所述第二魚尾部33內；所述第三魚尾驅動模塊的第一舵機51設置在所述第三魚尾部34內；所述第一魚尾部32首端設置在魚身部分2上;所述第一魚尾驅動模塊的傳動部件52—端連接所述第一魚尾驅動模塊的第一舵機51，另一端連接所述第二魚尾部33首端;所述第二魚尾驅動模塊的傳動部件52—端連接所述第二魚尾驅動模塊的第一舵機51，另一端連接所述第三魚尾部34首端;所述第三魚尾驅動模塊的傳動部件52—端連接所述第三魚尾驅動模塊的第一舵機51，另一端連接尾鰭31首端;進一步地，所述重心調整機構6包括基座61、豎直設置在所述基座61上的第一支座62和第二支座63、橫向設置在第一支座62和第二支座63之間的導向桿64和絲杠65、穿設在所述導向桿64和所述絲杠65上的第一滑塊66、以及電機67;所述電機67帶動所述絲杠65旋轉，進而帶動所述第一滑塊66在所述導向桿64上前移或后移;進一步地，所述胸鰭擺動機構7包括鰭葉71、鰭柄72、第一轉軸73、第二轉軸74、設置在鰭柄72—端面上的弧形槽75、以及第二舵機76;所述鰭葉71通過所述第一轉軸73安裝在所述鰭柄72的所述端面上，并能夠通過設置在鰭葉71上的第二滑塊77沿所述弧形槽75滑動;所述第二舵機76帶動所述鰭柄72圍繞所述第二轉軸74前后擺動；當所述第二舵機76驅動所述鰭柄72向后擺動時，所述第二滑塊77處于所述弧形槽75的第一端751;當所述第二舵機76驅動所述鰭柄72向前擺動時，所述第二滑塊77處于所述弧形槽75的第二端752;所述弧形槽75的第二端752位于所述弧形槽75的第一端751的上方;所述鰭柄72包括相互呈一定角度連接的第一柄體和第二柄體;所述一定角度可以大于等于90度;進一步地，所述蓄電裝置8依次包括與所述摩擦電納米發(fā)電機4相連接的降壓變壓器、與降壓變壓器相連接的交直流變換器和與交直流變換器相連接的蓄電池；另外，所述仿生機器魚還包括設置在魚身部分2的充電接口 12，該充電接口 12與所述蓄電池相連接。
[0022]本發(fā)明通過利用摩擦電納米發(fā)電機4產生的電能對機器魚進行充電，不僅能夠使機器魚在游動過程中給自身充電而且在機器魚靜止不動時也可以利用海洋中波浪沖擊產生的摩擦作用進行發(fā)電，充分地利用了海洋能這一新能源解決了機器魚水下續(xù)航的問題；本發(fā)明通過在仿生機器魚上布置摩擦電納米發(fā)電機4，其將波浪能和機器魚擺動時產生的機械能轉換成電能為蓄電池充電，蓄電池將電能收集并儲存，蓄電池收集的電能可以為機器魚各組成部分提供能源，補充了機器魚在游動過程中損失的能量，提高了機器魚的續(xù)航能力，同時當機器魚的電能耗盡時由于波浪的沖擊也會使摩擦電納米發(fā)電機4產生電能，避免了機器魚電能耗盡無法返航的弊端;摩擦電納米發(fā)電機4產生的交流電經過降壓變壓器降壓處理后，通過交直流變換器轉換為直流電，然后供給蓄電池;所述交直流變換器可以包括整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路，整流電路用于對降壓變壓器轉換的交流電進行整流，濾波電路用于將整流后的單相脈動直流電中的剩余交流分量濾除，得到相對穩(wěn)定的直流電，穩(wěn)壓電路用于對產生的直流電進一步穩(wěn)壓處理，得到穩(wěn)定的直流電，然后被蓄電池儲存起來;另外，還可以通過充電接口 12借助外部電源為蓄電池進行充電;這樣當摩擦電納米發(fā)電機4產生的電能不夠用時可通過外部電源給蓄電池充電，不僅如此，當機器魚搭載外部設備時如攝像機、水質探測器等，也可通過該充電接口 12給這些外部設備供電。
[0023]本發(fā)明所述魚尾驅動機構所包括的魚尾驅動模塊可以根據實際應用需求進行設置;所述無線通信天線11設置在所述背鰭10內，提高了隱蔽性;通過設置在仿生機器魚魚眼部位13上的兩組攝像頭14，可以實現(xiàn)雙眼測距，對拍攝的物體能夠更好的顯示其立體圖像；通過重心調整機構6的配置能夠實現(xiàn)機器魚的上浮下潛，當機器魚需要下潛時，通過電機67經由絲杠65帶動所述第一滑塊66前移，進而機器魚的重心前移，在魚尾驅動機構的作用下機器魚向水下游動，實現(xiàn)機器魚的下潛；當機器魚需要上浮時，通過電機67經由絲杠65帶動所述第一滑塊66后移，進而機器魚的重心后移，魚頭部分I抬起，在魚尾驅動機構的作用下機器魚向上游動，實現(xiàn)機器魚的上浮;所述第一滑塊66可以采用鉛塊;所述胸鰭擺動機構7在機器魚的左右兩側胸鰭部位均設置;通過胸鰭擺動機構7的配置能夠實現(xiàn)位于機器魚左側胸鰭部位的鰭葉71和鰭柄72以及位于機器魚右側胸鰭部位的鰭葉71和鰭柄72的擺動；當所述第二舵機76驅動所述鰭柄72向后擺動時，由于水的阻力和鰭葉71的重力的作用，鰭葉71上的第二滑塊77處于所述弧形槽75的第一端751，當所述第二舵機76驅動所述鰭柄72向前擺動時，由于水的阻力作用，鰭葉71上的第二滑塊77處于所述弧形槽75的第二端752，即使得鰭柄72向前擺動時，鰭葉71切水擺到前端，避免了產生向后的推力，當鰭柄72向后擺動時，鰭葉71劃水向后，產生向前的推力，進而實現(xiàn)鰭柄72前后擺動產生向前的推力，若位于機器魚左側胸鰭部位的鰭柄72和鰭葉71不動，同時位于機器魚右側胸鰭部位的鰭柄72和鰭葉71擺動，則機器魚右側具有推力，進而實現(xiàn)機器魚的左轉彎，同樣地，若位于機器魚右側胸鰭部位的鰭柄72和鰭葉71不動，同時位于機器魚左側胸鰭部位的鰭柄72和鰭葉71擺動，則機器魚左側具有推力，進而實現(xiàn)機器魚的右轉彎，左右兩側同時擺動則機器魚加速直行。所述摩擦電納米發(fā)電機4外面具有防水層，能夠防止海水對摩擦電納米發(fā)電機4的腐蝕和防止漏電；所述重心調整機構6還包括設置在第二支座63上的電機支架68;所述電機67安裝在所述電機支架68上;所述絲杠65分別通過軸承安裝在第一支座62和第二支座63上;所述絲杠65通過聯(lián)軸器連接所述電機67的輸出軸;本發(fā)明還可以包括嵌入式核心板15，通過該嵌入式核心板15控制第一舵機51、第二舵機76、攝像頭14、蓄電裝置8等機器魚各組成部分的工作;本發(fā)明所述摩擦電納米發(fā)電機4的具體技術實現(xiàn)可以直接引用主題名稱為《采集液體機械能的摩擦電納米發(fā)電機以及發(fā)電方法》、專利申請?zhí)枮?01410140195.X的專利申請文件中的公開的摩擦電納米發(fā)電機4的現(xiàn)有技術方案。
[0024]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種仿生機器魚，包括魚頭部分、魚身部分、魚尾部分，其特征在于所述仿生機器魚上覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機;所述仿生機器魚還包括:設置在所述魚尾部分的魚尾驅動機構、設置在所述魚身部分的重心調整機構、設置在所述魚頭部分的胸鰭擺動機構、以及與所述摩擦電納米發(fā)電機相連接的蓄電裝置。2.根據權利要求1所述的仿生機器魚，其特征在于所述仿生機器魚還包括分布在所述魚頭部分的魚眼部位、設置在所述魚眼部位上的攝像頭。3.根據權利要求1所述的仿生機器魚，其特征在于所述仿生機器魚還包括分布在魚身部分的背鰭和設置在所述背鰭內的無線通信天線。4.根據權利要求1所述的仿生機器魚，其特征在于所述魚尾驅動機構包括至少一個魚尾驅動模塊;所述魚尾驅動模塊包括第一舵機和傳動部件;所述傳動部件一端連接所述第一舵機的輸出軸，另一端連接所述魚尾部分。5.根據權利要求4所述的仿生機器魚，其特征在于所述仿生機器魚還包括分布在魚尾部分的尾鰭；當所述魚尾驅動機構所包括的魚尾驅動模塊有3個，分別為第一魚尾驅動模塊、第二魚尾驅動模塊和第三魚尾驅動模塊;所述魚尾部分包括相互分離的第一魚尾部、第二魚尾部和第三魚尾部;所述第一魚尾驅動模塊的第一舵機設置在所述第一魚尾部內；所述第二魚尾驅動模塊的第一舵機設置在所述第二魚尾部內；所述第三魚尾驅動模塊的第一舵機設置在所述第三魚尾部內；所述第一魚尾部首端設置在魚身部分上;所述第一魚尾驅動模塊的傳動部件一端連接所述第一魚尾驅動模塊的3第一舵機，另一端連接所述第二魚尾部首端;所述第二魚尾驅動模塊的傳動部件一端連接所述第二魚尾驅動模塊的第一舵機，另一端連接所述第三魚尾部首端;所述第三魚尾驅動模塊的傳動部件一端連接所述第三魚尾驅動模塊的第一舵機，另一端連接尾鰭首端。6.根據權利要求1所述的仿生機器魚，其特征在于所述重心調整機構包括基座、豎直設置在所述基座上的第一支座和第二支座、橫向設置在第一支座和第二支座之間的導向桿和絲杠、穿設在所述導向桿和所述絲杠上的第一滑塊、以及電機;所述電機帶動所述絲杠旋轉，進而帶動所述第一滑塊在所述導向桿上前移或后移。7.根據權利要求1所述的仿生機器魚，其特征在于所述胸鰭擺動機構包括鰭葉、鰭柄、第一轉軸、第二轉軸、設置在鰭柄一端面上的弧形槽、以及第二舵機;所述鰭葉通過所述第一轉軸安裝在所述鰭柄的所述端面上，并能夠通過設置在鰭葉上的第二滑塊沿所述弧形槽滑動;所述第二舵機帶動所述鰭柄圍繞所述第二轉軸前后擺動；當所述第二舵機驅動所述鰭柄向后擺動時，所述第二滑塊處于所述弧形槽的第一端；當所述第二舵機驅動所述鰭柄向前擺動時，所述第二滑塊處于所述弧形槽的第二端;所述弧形槽的第二端位于所述弧形槽的第一端的上方。8.根據權利要求1所述的仿生機器魚，其特征在于所述蓄電裝置依次包括與所述摩擦電納米發(fā)電機相連接的降壓變壓器、與降壓變壓器相連接的交直流變換器和與交直流變換器相連接的蓄電池。9.根據權利要求8所述的仿生機器魚，其特征在于所述仿生機器魚還包括設置在魚身部分的充電接口，該充電接口與所述蓄電池相連接。
【文檔編號】B25J19/00GK106005336SQ201610542636
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】徐敏義, 安杰
【申請人】大連海事大學