CN107458565B - 一种柔性体仿生鱼及其驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性体仿生鱼及其驱动控制方法，包括鱼尾推进单元、方向控制单元鱼尾推进单元包括可相对摆动的鱼身组件和鱼尾组件，鱼身组件中设置有驱动控制电路和电磁线圈组合，所述方向控制单元升降电机组和转向电机，升降电机组和转向电机的转轴上均设置有质量块，升降电机组和转向电机均连接有MEMS陀螺仪，MEMS陀螺仪、升降电机组、转向电机和电磁线圈分别与驱动控制电路相连，驱动控制电路包括依次相连的信号处理模块、光耦隔离模块、功率驱动模块，驱动控制电路还包括稳压电源模块、湿敏开关和蓝牙接收器。本发明可灵活、精确地实现仿生鱼的鱼上浮、下潜和左右转弯，而且可实现在水中多种模态的游动方式。

Description

一种柔性体仿生鱼及其驱动控制方法

技术领域

本发明涉及一种仿生鱼，特别是涉及一种柔性体仿生鱼其驱动控制方法。

背景技术

鱼类经过上亿年的自然选择形成了适合水下复杂环境的独特形态和运动方式，仿生鱼水下推进器在资源勘探、救灾抢险和军事国防方面都有着重要作用，这些运动方式主要分为身体/尾鳍（bodyand/or caudal fin,BCF）推进模式和中央鳍/对鳍（median and/orpaired fin, MPF）推进模式。其中BCF类型的鱼类使用强有力的鱼身和尾鳍做推进器，相较于MPF类型的鱼类具有更快的速度和机动性。鱼类的运动非常复杂，需要推进装置具有众多自由度，这些自由度可以使用多关节串并联刚性结构来实现，但这样降低了机械的传动效率，增加控制和防水处理的难度。

现有申请日为2011.12.31、申请公布号为CN 102556310 A的发明专利公开了一种仿生鱼的驱动与控制方法及仿生鱼，包括可相对摆动的一鱼身组件和鱼尾部组件，在该身体组件中设置有一驱动控制电路；在身体组件包括左侧壳体和右侧壳体，其中各装有一粒磁石，两粒磁石相对面的极性相同，通过变化的磁场与磁石的相互作用，推动尾部产生摆动作用，进而推动整个身体前进和左右转弯；为了实现仿生鱼的上浮和下潜，在鱼体内设置一对线圈和磁石，将其中的线圈固定在鱼身体上，当在线圈中正反向通电时，线圈和磁石之间分别产生推力和吸力，将磁石固定在电池上，通过线圈和磁石的相互作用力带动电池前后移动，从而改变其重心在鱼身体内的位置。

上述一种仿生鱼的驱动与控制方法及仿生鱼的方案并不能很好地实现所述功能，利用仿生鱼重心位置的变化，虽然理论上可以实现仿生鱼鱼头的上倾和下倾，但是上述方案并未提出如何控制重心位置使仿生鱼处于水平位置，则无法实现仿生鱼在水平方向上游动，仿生鱼只能处于上浮过程或者下潜过程；若仿生鱼在上浮或者下潜的同时转弯，则两个电磁线圈会产生磁场的干涉现象，使仿生鱼既不能有效的转弯又不能很好的上浮和下潜；另外，采用电磁线圈直接带动鱼尾摆动，鱼尾摆角范围小而且不能自动恢复平衡位置，因此，现有仿生鱼不能很好地实现全方位的游动。

发明内容

本发明为解决现有仿生鱼不能很好地实现全方位游动的问题，而公开一种柔性体仿生鱼及其驱动控制方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种柔性体仿生鱼，包括鱼尾推进单元、方向控制单元，鱼尾推进单元包括可相对摆动的鱼身组件和鱼尾组件，所述方向控制单元包括设置在鱼身组件前端的鱼头组件，鱼头组件内设置有升降电机组和转向电机，升降电机组包括分别横置在鱼头组件左侧的左侧升降电机和横置在鱼头组件右侧的右侧升降电机，左侧升降电机的转轴朝向鱼头组件的左侧，右侧升降电机的转轴朝向鱼头组件的右侧，转向电机横置在升降电机组的前端，转向电机的转轴朝向鱼头组件的前方，右侧升降电机、左侧升降电机和转向电机的转轴上均设置有质量块，升降电机组中的两个质量块的重量和形状均相同，右侧升降电机、左侧升降电机和转向电机均连接有MEMS陀螺仪，MEMS陀螺仪、右侧升降电机、左侧升降电机、转向电机和电磁线圈分别与驱动控制电路相连。

进一步地，所述驱动控制电路包括依次相连的信号处理模块、光耦隔离模块、功率驱动模块，驱动控制电路还包括稳压电源模块，稳压电源模块外接直流电源，稳压电源模块分别与信号处理模块、光耦隔离模块、功率驱动模块相连，功率驱动模块具有两个与电磁线圈相连的PWM输出端、两个与转向电机相连的PWM输出端、两个与左侧升降电机相连的PWM输出端、两个与右侧升降电机相连的PWM输出端，MEMS陀螺仪与信号处理模块相连，驱动控制电路还包括湿敏开关和蓝牙接收器。湿敏开关用于唤醒驱动控制电路，蓝牙接收器接受外部遥控信号，驱动控制电路根据接收到的信号执行相应操作，调控相应的电机带动质量块转动，进而产生反作用转动力矩作用于仿生鱼头部，改变仿生鱼前进方向，并有尾部摆动提供前进动力配合，来调控仿生鱼上浮、下潜和左右转弯。

进一步地，所述鱼身组件的具体结构包括矩形固定板，矩形固定板平行于鱼身组件的纵向截面固定设置，矩形固定板的水平方向上开设有两个相互平行的条状限位孔，矩形固定板的上下方向上设置有转轴，所述转轴穿过条状限位孔长度方向的中间部位，沿仿生鱼长度方向在两个条状限位孔内分别插设有第一摆动板，第一摆动板的一端固定连接有摆动环，摆动环的轴向方向朝向仿生鱼的左右方向，所述电磁线圈固定在摆动环的内环面上，矩形固定板左右两端的前侧对应设置有一对U形固定架，两个U形固定架之间固定设置有一穿过摆动环轴心的空心筒，空心筒的两端设置有一对同名磁极相对的柱状磁铁。将磁铁设计为柱状，并将柱状磁铁嵌套在穿过摆动环轴心的空心筒内，可以增强电磁感应效果，进而提升了尾鳍的摆动推进效果。

进一步地，所述鱼尾组件包括新月形尾鳍，新月形尾鳍前端连接有第二摆动板，第二摆动板的前端通过转盘与第一摆动板铰接，第一摆动板和第二摆动板的外部密封设置有柔性鱼尾外壳，柔性鱼尾外壳的前端固定在矩形固定板位置，柔性鱼尾外壳的后端固定在新月形尾鳍与第二摆动板的连接处。在第一摆动板后方铰接第二摆动板，扩大了尾鳍的摆动角，采用柔性鱼尾外壳与摆动板配合的方式，可使尾鳍在柔性体鱼尾外壳的弹性势能作用下自动复位，而且使用柔性体鱼尾外壳可减轻仿生鱼整体重量，同时也减小了仿生鱼在水中遇到的阻力。

进一步地，所述柔性鱼尾外壳是由硅胶搭配硅油、硅胶固化剂制成，硅胶固化剂由正硅酸乙酯加二月桂酸二丁基锡和二甲基硅油稀释而成。采用这种

特殊材料做成的柔性鱼尾外壳防水性能优越，不溶于任何溶剂，无毒无味且化学性质稳定，而且具有较强的机械性能，因此作为仿生鱼的外壳为最佳材料，扩大了仿生鱼的应用环境范围。

进一步地，所述质量块为正方形质量块或者圆盘形质量块。同质量的正方形质量块和圆形质量块都具有较大的转动惯量，因此都可以产生较大的反作用力矩，可以为仿生鱼的转向提供较大的转向动力。

上述一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法，所述驱动控制电路的信号处理模块提供具有相同频率的两路互补的PWM波，两路互补的PWM波由光耦隔离模块输入至功率驱动模块，再由功率驱动模块输入至电磁线圈的两个接线端，PWM波高低电平交互作用于电磁线圈，电磁线圈产生交变磁场与对置磁铁固有磁场相互作用，使电磁线圈带动摆动环实现左右摆动，进而带动新月形尾鳍左右摆动，从而使柔性体仿生鱼产生前进推力。

进一步地，一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法，通过改变PWM波的占空比改变新月形尾鳍的摆动幅度，通过改变PWM波周期，可改变新月形尾鳍的摆动频率，从而改变仿生鱼在水中游动的速度，可实现柔性体仿生鱼在水中的多种模态游动方式。

进一步地，一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法，所述驱动控制电路通过蓝牙接收器接收到转弯信号后，功率驱动模块控制转向电机带动质量块转动，质量块转动产生反作用转动力矩作用于鱼头组件，MEMS陀螺仪监测转向电机的转动角加速度并反馈给驱动控制电路，驱动控制电路对转向电机进行反馈调节，进而实现仿生鱼的左转弯和右转弯。

进一步地，一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法，所述驱动控制电路通过蓝牙接收器接收到下潜或者上浮信号后，功率驱动模块控制升降电机组的电机带动质量块同步转动，质量块产生的反作用转动力矩作用于鱼头组件，通过控制左侧升降电机和右侧升降电机的转动方向进而控制质量块的转动方向，MEMS陀螺仪监测升降电机的转动角加速度并反馈给驱动控制电路，驱动控制电路对升降电机进行反馈调节，进而实现仿生鱼的上浮和下潜。

本发明提供一种柔性体仿生鱼及其驱动控制方法，所述柔性体仿生鱼结构相对简单、制作方便，将质量较大的磁铁固定在U型固定架上，将所述质量较小的电磁线圈固定在摆动架上，降低了摆动架的惯性，提高鱼尾摆动灵活度；柔性体鱼尾采用近似生物皮肤特性的硅胶等材料调制制模而成，通过摆动环的驱动能够实现在流体中呈现特定的模态和特定的游动方式，能实现激励信号输入能量的存储和粘性耗散，提高能量利用率；光耦隔离模块可以对输入、输出进行隔离，使电信号单向传输，具备良好的电绝缘能力和抗干扰能力，驱动电路模块调整输出功率，可实现仿生鱼多种游动方式；采用电机带动质量块转动，产生作用于仿生鱼头部的反作用转动力矩，进而改变仿生鱼前进方向，摆动的尾鳍提供前进动力，进而可调控仿生鱼上浮、下潜和左右转弯，具有响应快、速度高、精确度高等优点。

附图说明

图1为一种柔性体仿生鱼的内部结构示意图；

图2为图1中鱼尾组件和鱼身组件的内部结构示意图；

图3为图1中一种柔性体仿生鱼的外部结构示意图；

图4为一种柔性体仿生鱼的剖视图；

图5为一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法的电磁线圈控制信号PWM波形图；

图6为一种柔性体仿生鱼左摆尾时的磁场分布示意图；

图7为一种柔性体仿生鱼右摆尾时的磁场分布示意图；

图8为一种柔性体仿生鱼未摆尾时的磁场分布示意图；

图9为一种柔性体仿生鱼的驱动控制电路中的稳压电源模块；

图10为一种柔性体仿生鱼的驱动控制电路中的光耦隔离模块局部示意图；

图11为一种柔性体仿生鱼的驱动控制电路中的功率驱动模块局部示意图。

图1至图4中，1-鱼尾推进单元，2-方向控制单元，3-鱼身组件，4-鱼尾组件，5-鱼身，6-矩形固定板，7-条状限位孔，8-转轴，9-第一摆动板，10-摆动环，11-内环面，12-电磁线圈，13-U形固定架，14-空心筒，15-柱状磁铁，16-驱动控制电路板，17-湿敏开关，18-蓝牙接收器，19-新月形尾鳍，20-第二摆动板，21-转盘，22-柔性鱼尾外壳，23-鱼头组件，24-升降电机组，25-转向电机，26-左侧升降电机，27-右侧升降电机，28-正方形质量块，29-MEMS陀螺仪，31-鱼头，31-背鳍，32-胸鳍。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种柔性体仿生鱼作进一步说明。

如图1至图4所示，本发明所述的一种柔性体仿生鱼，包括鱼尾推进单元1、方向控制单元2，鱼尾推进单元1包括可相对摆动的鱼身组件3和鱼尾组件4，鱼身组件3的具体结构包括设置在筒状鱼身5内的矩形固定板6，矩形固定板6平行于鱼身组件3的纵向截面固定设置，矩形固定板6的左右方向上开设有两个相互平行的条状限位孔7，矩形固定板6的上下方向上设置有转轴8，所述转轴8穿过条状限位孔7长度方向的中间部位，沿仿生鱼长度方向在两个条状限位孔7内插设有第一摆动板9，第一摆动板9的后端固定连接有摆动环10，摆动环10位于矩形固定板6的前端，摆动环10的轴向方向朝向仿生鱼的左右方向，摆动环10的内环面11上设置有漆包线环绕而成的电磁线圈12，所述电磁线圈12为0.3mm的铜质线圈，矩形固定板6前侧的左右两端对应设置有一对U形固定架13，两个U形固定架13之间固定设置有一穿过摆动环10轴心的空心筒14，空心筒14的两端设置有一对同名磁极相对的柱状磁铁15。

所述鱼身组件3包括筒状的鱼身5，鱼身5的外周面上设置有背鳍31和胸鳍32，鱼身5中设置有驱动控制电路板16，驱动控制电路板16上设置有驱动控制电路，驱动控制电路包括依次相连的信号处理模块、光耦隔离模块、功率驱动模块，驱动控制电路还包括稳压电源模块，稳压电源模块外接直流电源，稳压电源模块可将直流的7.2V电压转变为两个5V电压和一个3.3V电压，稳压电源模块的5V电压与功率驱动模块相连，稳压电源模块的3.3V电压与信号处理模块、光耦隔离模块相连，信号处理模块具有八个与光耦隔离模块相连的信号输出端，光耦隔离模块的八个输出端与功率驱动模块相连，功率驱动模块的八个PMW输出端分为四对电路，其中一对电路的PMW输出端与电磁线圈12相连，图10和图11为控制电磁线圈的光耦隔离模块和功率驱动模块，另外三对电路与图示电路相同，驱动控制电路还包括湿敏开关17和蓝牙接收器18。

所述鱼尾组件4包括新月形尾鳍19，新月形尾鳍19前端连接有第二摆动板20，第二摆动板20的前端通过转盘21与第一摆动板9铰接，第一摆动板9和第二摆动板20的外部密封设置有柔性鱼尾外壳22，柔性鱼尾外壳22的前端固定在矩形固定板6位置，柔性鱼尾外壳22的后端固定在新月形尾鳍19与第二摆动板20的连接处。柔性鱼尾外壳22是由硅胶为主要成分，搭配硅油和硅胶固化剂制成，硅胶固化剂由正硅酸乙酯加微量的二月桂酸二丁基锡，再用二甲基硅油稀释而成。

所述方向控制单元2包括设置在鱼身体组3件前端的鱼头组件23，鱼头组件23内设置有升降电机组24和转向电机25，升降电机组24包括分别横置在鱼头组件23左侧的左侧升降电机26和横置在鱼头组件右侧的右侧升降电机27，左侧升降电机26的转轴朝向鱼头组件23的左侧，右侧升降电机27的转轴朝向鱼头组件23的右侧，转向电机25横置在升降电机组24的前端，转向电机的转轴朝向鱼头组件的前方，右侧升降电机27、左侧升降电机26和转向电机25的转轴上均设置有正方形质量块28，右侧升降电机27和左侧升降电机26上设置的正方形质量块形状和大小均相同，而且右侧升降电机27、左侧升降电机28和转向电机25分别与三个MEMS陀螺仪29相连接，三台电机均设置对应的MEMS陀螺仪监测转动参数，各个MEMS陀螺仪29分别与驱动控制电路的信号处理模块相连，功率驱动模块中的三对电路输出端分别与各个电机相连。

本发明一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法为：

具体地，如图5所示，m、n是由驱动控制电路输出的两路互补PWM波一个周期的波形，在0-t1时段，电磁线圈m端输入高电平，n端处于低电平，电磁线圈产生恒定的电磁场与对置磁铁的固有磁场相互作用产生作用于摆动环的力矩，使摆动环向左摆动，进而带动柔性体鱼尾向右摆动，同时柔性体鱼尾存储弹性势能；在t1-t2时段，m、n两端均无电平输入，电磁线圈产生的磁场消失，柔性体鱼尾释放弹性势能，摆到平衡位置；在t2-(t2+t1)时段，电磁线圈n端输入高电平，m端处于低电平，电磁线圈产生恒定的电磁场与对置磁铁的固有磁场相互作用产生作用于摆动环的力矩，使磁感应线圈向右摆动，进而带动柔性体鱼尾向左摆动，同时柔性体鱼尾存储弹性势能；在（t1+t2）-2t2时段，m、n两端均无电平输入，电磁线圈产生的磁场消失，柔性体鱼尾释放弹性势能，摆到平衡位置。如此往复，实现柔性体鱼尾左右摆动，产生前进直行推力。通过改变占空比=t1/2t2可实现改变鱼尾摆动的幅度，通过改变PWM波周期T=2t，可实现改变鱼尾的摆动频率，从而改变仿生鱼在水中游动的速度，实现仿生鱼在水多种模态游动方式。

如图6所示，驱动控制电路通过蓝牙接收器接收到使仿生鱼左转弯信号后，驱动控制电路控制转向电机带动正方形质量块顺时针转动，正方形质量块转动产生反作用转动力矩，作用于仿生鱼头部，MEMS陀螺仪监测转向电机转动角加速度并反馈给驱动控制电路，驱动控制电路根据MEMS陀螺仪监测到的信号修正转向电机的状态，最终实现精确左转。

如图7所示，驱动控制电路通过蓝牙接收器接收到使仿生鱼右转弯信号后，驱动控制电路控制转向电机带动正方形质量块顺时针转动，正方形质量块转动产生反作用转动力矩，作用于仿生鱼头部，MEMS陀螺仪监测转向电机转动角加速度并反馈给驱动控制电路，驱动控制电路根据MEMS陀螺仪监测到的信号修正转向电机的状态，最终实现精确右转。

当驱动控制电路通过蓝牙接收器接收到使仿生鱼下潜信号后，驱动控制电路控制仿生鱼头部左侧升降电机顺时针旋转、右侧升降电机逆时针旋转，正方形质量块转动产生反作用转动力矩，作用于仿生鱼头部，MEMS陀螺仪监测升降电机转动角加速度并反馈给驱动控制电路，驱动控制电路根据MEMS陀螺仪监测到的信号修正升降电机的状态，实现下潜。

当驱动控制电路通过蓝牙接收器接收到使仿生鱼上浮信号后，驱动控制电路控制仿生鱼头部左侧升降电机逆时针旋转、右侧升降电机顺时针旋转，正方形质量块转动产生反作用转动力矩，作用于仿生鱼头部，MEMS陀螺仪监测升降电机转动角加速度并反馈给驱动控制电路，驱动控制电路根据MEMS陀螺仪监测到的信号修正升降电机的状态，实现上浮。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种改变和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性体仿生鱼，包括鱼尾推进单元、方向控制单元，鱼尾推进单元包括可相对摆动的鱼身组件和鱼尾组件，其特征在于：所述方向控制单元包括设置在鱼身组件前端的鱼头组件，鱼头组件内设置有升降电机组和转向电机，升降电机组包括分别横置在鱼头组件左侧的左侧升降电机和横置在鱼头组件右侧的右侧升降电机，左侧升降电机的转轴朝向鱼头组件的左侧，右侧升降电机的转轴朝向鱼头组件的右侧，转向电机横置在升降电机组的前端，转向电机的转轴朝向鱼头组件的前方，右侧升降电机、左侧升降电机和转向电机的转轴上均设置有质量块，升降电机组中的两个质量块的重量和形状均相同，右侧升降电机、左侧升降电机和转向电机均连接有MEMS陀螺仪，MEMS陀螺仪、右侧升降电机、左侧升降电机、转向电机和电磁线圈分别与驱动控制电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种柔性体仿生鱼，其特征在于：所述驱动控制电路包括依次相连的信号处理模块、光耦隔离模块、功率驱动模块，驱动控制电路还包括稳压电源模块，稳压电源模块外接直流电源，稳压电源模块分别与信号处理模块、光耦隔离模块、功率驱动模块相连，功率驱动模块具有两个与电磁线圈相连的PWM输出端、两个与转向电机相连的PWM输出端、两个与左侧升降电机相连的PWM输出端、两个与右侧升降电机相连的PWM输出端，MEMS陀螺仪与信号处理模块相连，驱动控制电路还包括湿敏开关和蓝牙接收器。

3.根据权利要求1所述的一种柔性体仿生鱼，其特征在于：所述鱼身组件的具体结构包括矩形固定板，矩形固定板平行于鱼身组件的纵向截面固定设置，所述纵向截面为仿生鱼左右方向的纵向截面，矩形固定板的水平方向上开设有两个相互平行的条状限位孔，矩形固定板的上下方向上设置有转轴，所述转轴穿过条状限位孔长度方向的中间部位，沿仿生鱼长度方向在两个条状限位孔内分别插设有第一摆动板，第一摆动板的一端固定连接有摆动环，摆动环的轴向方向朝向仿生鱼的左右方向，所述电磁线圈固定在摆动环的内环面上，矩形固定板左右两端的前侧对应设置有一对U形固定架，两个U形固定架之间固定设置有一穿过摆动环轴心的空心筒，空心筒的两端设置有一对同名磁极相对的柱状磁铁。

4.根据权利要求3所述的一种柔性体仿生鱼，其特征在于：所述鱼尾组件包括新月形尾鳍，新月形尾鳍前端连接有第二摆动板，第二摆动板的前端通过转盘与第一摆动板铰接，第一摆动板和第二摆动板的外部密封设置有柔性鱼尾外壳，柔性鱼尾外壳的前端固定在矩形固定板位置，柔性鱼尾外壳的后端固定在新月形尾鳍与第二摆动板的连接处。

5.根据权利要求4所述的一种柔性体仿生鱼，其特征在于：所述柔性鱼尾外壳是由硅胶搭配硅油、硅胶固化剂制成，硅胶固化剂由正硅酸乙酯加二月桂酸二丁基锡和二甲基硅油稀释而成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种柔性体仿生鱼，其特征在于：所述质量块为正方形质量块或者圆盘形质量块。

7.一种如权利要求4所述的柔性体仿生鱼的驱动控制方法，其特征在于：所述驱动控制电路的信号处理模块提供具有相同频率的两路互补的PWM波，两路互补的PWM波由光耦隔离模块输入至功率驱动模块，再由功率驱动模块输入至电磁线圈的两个接线端，PWM波高低电平交互作用于电磁线圈，电磁线圈产生交变磁场与对置的柱状磁铁固有磁场相互作用，使电磁线圈带动摆动环实现左右摆动，进而带动新月形尾鳍左右摆动，从而使柔性体仿生鱼产生前进推力。

8.根据权利要求7所述的一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法，其特征在于：通过改变PWM波的占空比改变新月形尾鳍的摆动幅度，通过改变PWM波周期改变新月形尾鳍的摆动频率，从而改变仿生鱼在水中游动的速度，实现柔性体仿生鱼在水中的多种模态游动方式。

9.根据权利要求8所述的一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法，其特征在于：所述驱动控制电路通过蓝牙接收器接收到转弯信号后，功率驱动模块控制转向电机带动质量块转动，质量块转动产生反作用转动力矩作用于鱼头组件，MEMS陀螺仪监测转向电机的转动角加速度并反馈给驱动控制电路，驱动控制电路对转向电机进行反馈调节，进而实现仿生鱼的左转弯和右转弯。

10.根据权利要求9所述的一种柔性体仿生鱼的驱动控制方法，其特征在于：所述驱动控制电路通过蓝牙接收器接收到下潜或者上浮信号后，功率驱动模块控制升降电机组的电机带动质量块同步转动，质量块产生的反作用转动力矩作用于鱼头组件，通过控制左侧升降电机和右侧升降电机的转动方向进而控制质量块的转动方向，MEMS陀螺仪监测升降电机组的转动角加速度并反馈给驱动控制电路，驱动控制电路对升降电机进行反馈调节，进而实现仿生鱼的上浮和下潜。