CN105059511B - 一种水下高仿真机器鱼 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下高仿真机器鱼机构与系统，包括前壳、控制箱、鱼皮、背鳍和臀鳍，还包括动力机构和摆尾机构，所述动力机构位于控制箱以内；所述动力机构包括驱动电机、主控制电路、从控制电路和电源；所述摆尾机构包括曲柄机构、鱼骨和尾鳍；所述曲柄机构包括第一伞齿轮、第二伞齿轮、轴承座、磁铁和摆杆；所述电源的输出端与主控制电路的输入端电连接；所述主控制电路的输出端与驱动电机的输入端电连接；所述从控制电路位于曲柄机构下方并与主控制电路通讯连接；所述驱动电机固定安装在控制箱内，控制箱末端开有轴孔；本发明采用单关节驱动鱼的游动，设计巧妙，结构合理。
Description
技术领域
本发明属于水下仿生机器鱼技术领域，尤其涉及一种可远程遥控的单关节水下高仿真机器鱼机构与系统。
背景技术
机器鱼的发展体现了人类对海洋资源的开发日益重视，机器鱼的研究需结合仿生学，机械设计，材料学，控制学科等多种技术。现有的机器鱼有的结构复杂，多关节，成本较大；有的仅靠摆动尾部机构实现在水下运动，没有达到仿生的效果。
发明内容
针对以上问题，本发明的主要目的是提供一种的结构简单、单关节的水下高仿真机器鱼机构与系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种水下高仿真机器鱼机构与系统，包括前壳、控制箱、鱼皮、背鳍和臀鳍，还包括动力机构和摆尾机构，所述动力机构位于控制箱以内；所述动力机构包括驱动电机、主控制电路、从控制电路和电源；所述摆尾机构包括曲柄机构、鱼骨和尾鳍；所述曲柄机构包括第一伞齿轮、第二伞齿轮、轴承座、磁铁和摆杆；所述电源的输出端与主控制电路的输入端电连接；所述主控制电路的输出端与驱动电机的输入端电连接；所述从控制电路位于曲柄机构下方并与主控制电路通讯连接；所述驱动电机固定安装在控制箱内，控制箱末端开有轴孔；
所述轴承座与控制箱末端固定连接，且下端开口；所述第二伞齿轮通过轴承座下端开口与位于轴承座内部的第一伞齿轮啮合；所述第一伞齿轮的转轴穿过轴孔与驱动电机的输出轴固定连接；所述摆杆一端开有U型口，另一端固定在轴承座下方，摆杆下部开设有条形孔；所述磁铁穿过条形孔并固定连接在第二伞齿轮下方；所述鱼骨包括第一支撑环、多个中间支撑环和末端支撑板；所述鱼骨的每个支撑环及末端支撑板上下两端之间固定连接；所述第一支撑环上开设有销孔，并固定安装在控制箱上；所述末端支撑板中部开设有凹口，且沿纵向开设有支撑孔；所述支撑孔内插有支撑轴；所述摆杆开有U型口的一端伸向凹口并卡扣在支撑轴上；所述尾鳍与末端支撑板固定连接；所述鱼皮包裹在摆尾机构外面。
作为优选，所述动力机构还包括减速机构；所述减速机构位于驱动电机与第一伞齿轮之间。
作为优选，所述减速机构包括套设在驱动电机输出轴上的电机齿轮和与电机齿轮啮合的多个行星齿轮；所述减速机构与第一伞齿轮传动链接。
作为优选，还包括套设在第一伞齿轮转轴上的密封圈压板和O型密封圈；所述密封圈压板位于控制箱内并紧贴减速机构的输出轴；所述O型密封圈位于轴承座内并紧贴控制箱末端的轴孔。
作为优选，所述鱼骨的每个支撑环的周长小于其前一个支撑环的周长。
作为优选，所述尾鳍和末端支撑板之间还包括连接件；所述连接件前端与末端支撑板固定连接；所述连接件包括多个连接板；每个连接板及尾鳍之间固定连接一个连接片。
作为优选，还包括第一配重块和第二配重块；所述第一配重块位于电源下方；所述第二配重块位于与末端支撑板相邻的支撑环上。
作为优选，还包括天线，天线内置于控制箱上端。
作为优选，还包括充电接口，充电接口位于控制箱前端。
作为优选，所述鱼皮为内皮，还包括外皮；所述外皮包裹在内皮外面。
本发明具有以下优点：单电机单关节驱动机器鱼运动，结构简单，设计合理；设置减速机构，并将两个伞齿轮和摆杆作为曲柄使用，使得机器鱼游动更加优美；曲柄中心配有磁铁，实现磁控转向；鱼骨包括多个支撑环，每个支撑环的周长均小于其前一个支撑环的周长，使得机器鱼能有鱼的真实性；尾鳍前还设计有连接件，使得鱼尾摆动更有弹性；配有充电接口，电池没电可充电持续使用；鱼皮分两层形成双腔结构，内皮密封，外皮装饰。
附图说明
图1是本发明的水下高仿真机器鱼机构与系统的整体结构示意图；
图2是本发明的水下高仿真机器鱼机构与系统的立体结构示意图；
图3是本发明的水下高仿真机器鱼机构与系统的鱼骨的正向视图；
图4是本发明的水下高仿真机器鱼机构与系统的鱼骨的前向视图；
图5是本发明的水下高仿真机器鱼机构与系统的鱼骨的俯视图；
图6是本发明的水下高仿真机器鱼机构与系统的鱼骨的立体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1和图2所示，一种水下高仿真机器鱼机构与系统，包括前壳1、控制箱2、鱼皮3、背鳍4和臀鳍5，还包括动力机构和摆尾机构，动力机构位于控制箱2以内；动力机构包括驱动电机6、主控制电路7、从控制电路8和电源9，主控制电路7为主控制板，从控制电路8为从控制板；摆尾机构包括曲柄机构、鱼骨10和尾鳍11；曲柄机构包括第一伞齿轮12、第二伞齿轮13、轴承座14、磁铁15和摆杆16，其中第一伞齿轮12为小伞齿轮、第二伞齿轮13为大伞齿轮；电源9为可充电电池，电源9的输出端与主控制电路7的输入端电连接；主控制电路7的输出端与驱动电机6的输入端电连接；从控制电路8位于曲柄机构下方并与主控制电路7通讯连接；驱动电机6固定安装在控制箱2内，控制箱2末端开设有轴孔。
轴承座14为漏斗形且下端开口，轴承座14与控制箱2末端固定连接；第二伞齿轮13通过轴承座14下端开口与位于轴承座14内部的第一伞齿轮12啮合；第一伞齿轮12的转轴穿过控制箱2末端轴孔与驱动电机6的输出轴固定连接；摆杆16一端开有U型口，另一端固定在轴承座14下方，摆杆16下部开设有条形孔；磁铁15穿过条形孔并固定连接在第二伞齿轮13下方。
如图3、图4、图5和图6所示，摆尾机构中的鱼骨10包括第一支撑环17、多个中间支撑环18和末端支撑板19，其中每个支撑环的周长均小于其前一个支撑环的周长，使得鱼骨10保持鱼形外观；鱼骨10的每个支撑环及末端支撑板19上下两端之间均固定连接；第一支撑环17上开设有销孔，并固定连接在控制箱2上；末端支撑板19中部开设有凹口，且沿纵向开设有支撑孔，支撑孔内插有支撑轴20，支撑轴20为不锈钢轴；摆杆16开有U型口的一端伸向凹口并卡扣在支撑轴20上，使得摆杆16只能左右横向摆动。
为使本发明在水中游动更优美，动力机构还设置有两级减速机构21，两级减速机构21之间传动链接。减速机构21位于驱动电机6与第一伞齿轮12之间，减速机构21包括套设在驱动电机6输出轴上的电机齿轮和与电机齿轮啮合的三个行星齿轮，三个行星齿轮均匀啮合在电机齿轮周围；减速机构21的输出轴与第一伞齿轮12传动链接。减速机构21与第一伞齿轮12之间设有密封圈压板22和O型密封圈23，密封圈压板22和O型密封圈23均套设在第一伞齿轮12转轴上，同时密封圈压板22位于控制箱2内部并紧贴减速机构21的输出轴，O型密封圈23位于轴承座14内并紧贴控制箱2末端的轴孔，防止进水。
尾鳍11与末端支撑板19固定连接；为使鱼身更有弹性，在尾鳍11和末端支撑板19之间还设有连接件24，尾鳍11和连接件24组成鱼尾；连接件24前端与末端支撑板19固定连接，连接件24包括多个连接板，每个连接板及尾鳍11之间均固定连接一个连接片，连接板较小，且连接片较薄，起到弹簧的作用，使得鱼尾摆动的更优美。
在电源9下方还配有第一配重块25，第一配重块25为圆柱形铁柱，且在与末端支撑板19相邻的支撑环上配有第二配重块26，第二配重块26为不锈钢铁板，一前一后两个配重块起到稳定机器鱼重心的作用，使得机器鱼游的更稳定。
本发明还包括充电接口27，充电接口27位于控制箱2前端，当电池没电的时候，打开前壳1，即可看到充电接口27，充电可继续使用；鱼皮3为内皮，还包括外皮28，内皮包裹在摆尾机构外面，起密封作用，外皮28包裹住内皮，内皮和外皮28形成双腔结构，使得密封性能更好，同时外皮28也起到装饰作用。在控制箱2上端还内置有天线29，天线29接收操作者发出的信号，可以使得操作者远程遥控机器鱼游动。
本发明的运动原理是，在不安装天线29的情况下，操作者将电池9安装好之后，且电池9有电，机器鱼即可在水中来回摆动。进一步地，操作者遥控发出运动指令给主控制板7，主控制板7给驱动电机6送电使其转动，经两级减速机构减速，减速机构的输出轴带动小伞齿轮12转动，小伞齿轮12驱动大伞齿轮13下的摆杆16做曲柄运动，摆杆16带动鱼骨10和鱼尾来回往复摆动，在水的作用力下，往前游动；当需要转弯时，操作者发送指令给主控制板7，从控制板8在收到主控制板7的命令后，在磁铁15的作用下，可控制摆杆16往一侧摆动，实现转弯运动。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水下高仿真机器鱼，包括前壳、控制箱、鱼皮、背鳍和臀鳍，其特征在于：还包括动力机构和摆尾机构，所述动力机构位于控制箱以内；所述动力机构包括驱动电机、主控制电路、从控制电路和电源；所述摆尾机构包括曲柄机构、鱼骨和尾鳍；所述曲柄机构包括第一伞齿轮、第二伞齿轮、轴承座、磁铁和摆杆；所述电源的输出端与主控制电路的输入端电连接；所述主控制电路的输出端与驱动电机的输入端电连接；所述从控制电路位于曲柄机构下方并与主控制电路通讯连接；所述驱动电机固定安装在控制箱内，控制箱末端开有轴孔；所述轴承座与控制箱末端固定连接，且下端开口；所述第二伞齿轮通过轴承座下端开口与位于轴承座内部的第一伞齿轮啮合；所述第一伞齿轮的转轴穿过轴孔与驱动电机的输出轴固定连接；所述摆杆一端开有U型口，另一端固定在轴承座下方，摆杆下部开设有条形孔；所述磁铁穿过条形孔并固定连接在第二伞齿轮下方；所述鱼骨包括第一支撑环、多个中间支撑环和末端支撑板；所述鱼骨的每个支撑环及末端支撑板上下两端之间固定连接；所述第一支撑环上开设有销孔，并固定安装在控制箱上；所述末端支撑板中部开设有凹口，且沿纵向开设有支撑孔；所述支撑孔内插有支撑轴；所述摆杆开有U型口的一端伸向凹口并卡扣在支撑轴上；所述尾鳍与末端支撑板固定连接；所述鱼皮包裹在摆尾机构外面。
2.根据权利要求1所述的水下高仿真机器鱼，其特征在于：所述动力机构还包括减速机构；所述减速机构位于驱动电机与第一伞齿轮之间。
3.根据权利要求2所述的水下高仿真机器鱼，其特征在于：所述减速机构包括套设在驱动电机输出轴上的电机齿轮和与电机齿轮啮合的多个行星齿轮；所述减速机构与第一伞齿轮传动链接。
4.根据权利要求3所述的水下高仿真机器鱼，其特征在于：还包括套设在第一伞齿轮转轴上的密封圈压板和O型密封圈；所述密封圈压板位于控制箱内并紧贴减速机构的输出轴；所述O型密封圈位于轴承座内并紧贴控制箱末端的轴孔。
5.根据权利要求4所述的水下高仿真机器鱼，其特征在于：所述鱼骨的每个支撑环的周长小于其前一个支撑环的周长。
6.根据权利要求5所述的水下高仿真机器鱼，其特征在于：所述尾鳍和末端支撑板之间还包括连接件；所述连接件前端与末端支撑板固定连接；所述连接件包括多个连接板；每个连接板及尾鳍之间固定连接一个连接片。
7.根据权利要求6所述的水下高仿真机器鱼，其特征在于：还包括第一配重块和第二配重块；所述第一配重块位于电源下方；所述第二配重块位于与末端支撑板相邻的支撑环上。
8.根据权利要求7所述的水下高仿真机器鱼，其特征在于：还包括天线，天线内置于控制箱上端。
9.根据权利要求1至8中所述的任一水下高仿真机器鱼，其特征在于：还包括充电接口，充电接口位于控制箱前端。
10.根据权利要求9所述的水下高仿真机器鱼，其特征在于：所述鱼皮为内皮，还包括外皮；所述外皮包裹在内皮外面。
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