一種關節式仿生機器魚的製作方法

2023-10-11 09:17:24

本實用新型涉及機器魚領域，尤其涉及一種關節式仿生機器魚。

背景技術：

隨著仿生學的發展，國內外越來越多的學者致力於研究仿生機器魚，根據仿照魚類的外形以及遊動機理，製造的仿生機器魚的功能也越來越完善，可以應用於複雜環境下的資源探測、生物研究和軍事偵察等領域。

魚類採用的是波動推進的遊動方式，身體的擺動是柔性的運動，所以，仿生機器魚的擺動關節越多，就越能模仿出魚類的柔性擺動。但是，目前研製的仿生機器魚大都存在結構複雜，行動不靈活且能源消耗較大的缺陷，而且仿生機器魚與外界的連接也不及時，造成反饋結果延誤，甚至會形狀不可挽回的損失。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於，針對上述缺陷，提供一種結構簡單、行動靈活、通訊及時的關節式仿生機器魚。

為了達到上述目的，採取以下的技術方案：

一種關節式仿生機器魚，包括分別具有獨立空間的魚頭、魚身和魚尾，所述魚頭與魚身相連接，所述魚尾與魚身活動連接，其中，所述魚尾包括第一關節和與第一關節活動連接第二關節；

所述魚頭內設有水壓傳感器、深度傳感器、避障傳感器和檢測電量傳感器；

所述魚身內部包括一水箱和設置在水箱外側並處於魚身內部防水空間內的主控晶片、A/D轉換器、通訊模塊、電源模塊和控制水箱啟閉的開關模塊以及控制水箱水位的調節模塊；所述A/D轉換器與水壓傳感器、深度傳感器、避障傳感器和檢測電量傳感器通訊連接並將傳感器採集的模擬信號轉化為數位訊號後傳輸到所述主控晶片，所述主控晶片接收數位訊號後發送相應的控制指令來控制開關模塊的啟閉以及控制調節模塊來調節水箱進行充水與放水以達到合適的水位來實現機器魚的上升和下降；所述主控晶片通過通訊模塊與上位機通訊連接，所述電源模塊用於提供機器魚的工作電壓；

所述第一關節和第二關節內部均設置有一驅動馬達和一與所述驅動馬達相嚙合的齒輪，用以通過驅動馬達的轉動帶動齒輪的運動來實現魚尾的擺動。

進一步的，所述魚身的側面設有充電口，用以給電源模塊進行供電。

進一步的，所述魚頭魚眼的位置設置有LED燈。

進一步的，所述上位機為手持終端或電腦中的一種。

本實用新型的有益效果：本實用新型的魚頭、魚身以及魚尾採用獨立的內部空間，並在內部空間內集成了機器魚所需的各類傳感器和主控晶片以及控制模塊，通過主控晶片對機器魚的控制，簡化了仿真機器魚的結構，使得整個仿生魚機器人的體積較小，能夠完成大型仿生魚機器人因為體積限制無法完成的工作，同時具有低能耗，增加續航及工作時間的優點；魚尾採用第一關節和第二關節的結構以及驅動魚尾的控制方式，能夠逼真模仿魚類的柔性擺動，並提高了仿真機器魚的遊動速度；本實用新型的主控晶片與上位機能夠互相通信，從而確保了機器魚與外界的及時通信，能夠快速的與上位機進行反饋並實時進行控制。

附圖說明

圖1為本實用新型一種關節式仿生機器魚的結構示意圖；

圖2為本實用新型一種關節式仿生機器魚信號控制方式流程框圖；

圖3為本實用新型一種關節式仿生機器魚魚尾與魚身結構部位的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施方式對本實用新型的技術方案作進一步的詳細說明

如圖1-3所示，一種關節式仿生機器魚，包括分別具有獨立空間的魚頭1、魚身2和魚尾3，所述魚頭1與魚身2相連接，所述魚尾3與魚身2活動連接，其中，所述魚尾3包括第一關節31和與第一關節31活動連接第二關節32。本實施例中，所述的活動連接為銷軸連接。

所述魚頭1內設集成有水壓傳感器、深度傳感器、避障傳感器和檢測電量傳感器；所述魚身2內部包括一水箱21和設置在水箱21外側並處於魚身2內部防水空間內的主控晶片、A/D轉換器、通訊模塊、電源模塊和控制水箱啟閉的開關模塊以及控制水箱水位的調節模塊；所述A/D轉換器與水壓傳感器、深度傳感器、避障傳感器和檢測電量傳感器通訊連接並將傳感器採集的模擬信號轉化為數位訊號後傳輸到所述主控晶片，所述主控晶片接收數位訊號後發送相應的控制指令來控制開關模塊的啟閉以及控制調節模塊來調節水箱進行充水與放水以達到合適的水位來實現機器魚的上升和下降，所述電源模塊，圖中未示出，用於提供機器魚的工作電壓。所述魚尾中的第一關節和第二關節內部均設置有一驅動馬達4和一與所述驅動馬達相嚙合的齒輪5，用以通過驅動馬達的轉動帶動齒輪的運動來實現魚尾的擺動。所述驅動馬達4與主控晶片電連接。

所述開關模塊用來控制水箱21的開啟或關閉，水箱21的底部具有開關閥門，開關模塊控制開關閥門的啟閉；所述調節模塊用來調節水箱21的水位，水位的高低通過水箱的充水和防水來實現。開關模塊控制水箱的開關閥門開啟，調節模塊不工作，此時水箱充水，機器魚下降，開關模塊控制水箱的開關閥門開啟，調節模塊通過控制內置於水箱的排水泵，將水箱內的水向外排出，此時，水箱放水，機器魚上升。當充水或放水的水箱到合適位置時，水箱的開關閥門關閉，機器魚停止下降或上升。

所述主控晶片通過通訊模塊與上位機通訊連接，同時，上位機可以實時接收主控晶片傳輸的數據，同時上位機還可對主控晶片發送指令對其進行控制。上位機為手持終端或電腦中的一種，因此，可通過電腦對其機器魚進行控制。

作為本實施例的進一步改進：在機器魚魚身的側面設置充電口，用以給電源模塊進行供電，還可在魚頭的魚眼位置設置有LED燈。魚頭採用硬質材料製成，優選為玻璃鋼。

在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。