專利名稱：微小型可浮潛玩具機(jī)器魚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及仿生機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種微小型可浮潛玩 具機(jī)器魚。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)90年代以前對(duì)于魚類仿生學(xué)的研究主要集中于理論方面， 隨著魚類推進(jìn)機(jī)理研究的深入和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，1994年MIT成功 研制了世界上第一條真正意義上的仿生機(jī)器魚，此后，結(jié)合仿生學(xué)、 電子技術(shù)、材料科學(xué)和控制技術(shù)的新發(fā)展，仿生機(jī)器魚的研究逐漸成 為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在國外，美國、英國、日本等國家開展了許多仿生機(jī)器魚研究項(xiàng)目， 產(chǎn)生了一批實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。美國麻省理工學(xué)院根據(jù)提出的魚尾推進(jìn)的"射 流推進(jìn)理論"，研制出長1. 2米的仿生金槍魚和長0. 8米的仿生梭魚。 美國東北大學(xué)海洋科學(xué)中心利用形狀記憶合金(SMA)和連桿機(jī)構(gòu)開發(fā) 了波動(dòng)推進(jìn)的機(jī)器鰻魚。美國新墨西哥大學(xué)利用高分子電解質(zhì)離子交換膜IEM，鍍在仿生魚鰭的金屬簿片上，通過外加電場實(shí)現(xiàn)人造合成肌 肉運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生類似鰻魚的游動(dòng)方式。英國Essex大學(xué)設(shè)計(jì)了具有三維 運(yùn)動(dòng)能力的機(jī)器魚。日本東京大學(xué)研制了長1.75m的兩關(guān)節(jié)自推進(jìn)機(jī) 器海豚。Kato等研究了對(duì)胸鰭推進(jìn)機(jī)構(gòu)的控制，并開發(fā)了機(jī)器魚樣機(jī) 黑艫(Blackbass)。日本名古屋大學(xué)Fukuda研制出形狀記憶合金驅(qū)動(dòng) 微型身體波動(dòng)式水下推進(jìn)器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的雙鰭魚型微機(jī)器人。日 本三菱公司推出了用于觀賞的金色鯉魚外形機(jī)器魚，長1米、重17千 克。在國內(nèi)，哈爾濱工程大學(xué)在國防基金的支持下開展了仿生機(jī)器章魚 的研究工作。北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所設(shè)計(jì)研制了機(jī)器鰻魚、 機(jī)器海豚以及采用扁平寬大斧形水動(dòng)力外型的SPC系列仿生機(jī)器魚。 中科院沈陽自動(dòng)化研究所制作了兩關(guān)節(jié)的仿生機(jī)器魚模型。北京大學(xué) 研制了仿生海豚樣機(jī)。中科院北京自動(dòng)化研究所也開展了一系列工作， 先后研發(fā)出仿鰺科機(jī)器魚、三維運(yùn)動(dòng)機(jī)器魚等。就目前玩具機(jī)器魚而言，浮潛功能的增加通常帶來較大的體積，難 以適用于小型的容器中，本實(shí)用新型提供一種微小型且能夠浮潛的機(jī) 器魚，觀賞性強(qiáng)，拓寬了適應(yīng)范圍。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于娛樂的微小型可浮潛玩具機(jī) 器魚，包括魚身、魚尾和浮潛螺旋槳三部分。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是-一種微小型可浮潛玩具機(jī)器魚，包括魚身、魚尾；其中， 魚身，包括魚型整體魚皮、控制模塊、通訊模塊、天線、充電電 池、尾部電機(jī)、固定骨架、紅外傳感器、擺動(dòng)關(guān)節(jié)、填充物、充電接 頭；固定骨架水平設(shè)置，固定骨架上前端固設(shè)有紅外傳感器，紅外傳 感器的探頭分設(shè)于前方、左右兩側(cè)和下方；中部固設(shè)有控制模塊、通 訊模塊、充電電池；其后端固設(shè)有尾部電機(jī)；在各部件之間(尾部擺 動(dòng)部分與垂直通道除外)的空隙里，填以填充物，最外層以魚型整體 魚皮包覆成魚身；天線與通訊模塊連接，天線伸出于魚皮外，位于上方；充電接頭 與充電電池連接，位于魚皮上；紅外傳感器的探頭位于魚皮上；擺動(dòng) 關(guān)節(jié)固定在尾部電機(jī)的輸出軸上，擺動(dòng)關(guān)節(jié)搖臂水平伸出魚身后部， 與尾鰭動(dòng)連接并密封；其還包括垂直通道、直流電機(jī)和浮潛螺旋槳，用于玩具機(jī)器魚的 浮潛控制；在前端與中部交界處設(shè)有一垂直通道，固定骨架穿過通道的部分 上固設(shè)有一直流電機(jī)，直流電機(jī)沿垂直通道的軸線設(shè)置，直流電機(jī)的 轉(zhuǎn)軸上設(shè)有浮潛螺旋槳；垂直通道上下端，與整體魚皮相交處為通孔，垂直通道與魚身內(nèi) 腔為密封結(jié)構(gòu)。所述的一種微小型可浮潛玩具機(jī)器魚，其所述魚皮用柔軟材料制成。所述的一種微小型可浮潛玩具機(jī)器魚，其有多種運(yùn)動(dòng)模式，包括 遙控、自主避障、預(yù)設(shè)編程操控。本實(shí)用新型提供的微小型可浮潛玩具機(jī)器魚可設(shè)定包括遙控、自 主避障、預(yù)設(shè)編程在內(nèi)的多種運(yùn)動(dòng)模式，制作簡單，外形逼真，觀賞 性強(qiáng)。


圖1是本實(shí)用新型微小型可浮潛玩具機(jī)器魚的主視圖; 圖2是本實(shí)用新型微小型可浮潛玩具機(jī)器魚的俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1和附圖2對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種微小型可浮潛 玩具機(jī)器魚做出說明。本實(shí)用新型微小型可浮潛玩具機(jī)器魚，包括魚皮1、尾鰭2、浮潛 螺旋槳3、控制模塊4、通訊模塊5、天線6、充電電池7、尾部電機(jī)8、 固定骨架9、紅外傳感器IO、直流電機(jī)ll、擺動(dòng)關(guān)節(jié)12、填充物13、 充電接頭14和垂直通道15等部件。固定骨架9水平設(shè)置，固定骨架9 上前端固設(shè)有紅外傳感器10，紅外傳感器10的探頭分設(shè)于前方、左右 兩側(cè)和下方；中部固設(shè)有控制模塊4、通訊模塊5、充電電池7;其后 端固設(shè)有尾部電機(jī)8;在前端與中部交界處設(shè)有一垂直通道15，固定骨架9穿過通道15的部分上固設(shè)有一直流電機(jī)11，直流電機(jī)11沿垂 直通道15的軸線設(shè)置，直流電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有浮潛螺旋槳3。在各 部件之間(尾部擺動(dòng)部分與垂直通道15除外)的空隙里，填以填充物 13后，最外層以魚型整體魚皮l包覆成魚身，垂直通道15上下端，與 整體魚皮l相交處為通孔，垂直通道15與魚身內(nèi)腔為密封結(jié)構(gòu)。天線 6與通訊模塊5連接，天線6伸出于魚皮1夕卜，位于上方。充電接頭 14與充電電池7連接，位于魚皮1上。紅外傳感器10的所有探頭位于 魚皮1上。擺動(dòng)關(guān)節(jié)12固定在尾部電機(jī)8的輸出軸上，擺動(dòng)關(guān)節(jié)12 搖臂水平伸出魚身后部，與尾鰭2動(dòng)連接并密封。由上述結(jié)構(gòu)，控制模塊4通過通訊模塊5、天線6接收來自外部的 指令，結(jié)合自己內(nèi)部的相關(guān)邏輯，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模式的選擇并執(zhí)行。玩具機(jī)器魚游動(dòng)過程中通過紅外傳感器10的所有探頭獲取前方、 側(cè)方以及下方的相關(guān)障礙信息，以此作為避免與障礙碰撞決策的前提。控制模塊4根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)模式向尾部電機(jī)8發(fā)送控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng) 尾部電機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)，與之相連的擺動(dòng)關(guān)節(jié)12隨之?dāng)[動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)尾鰭2 擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)玩具機(jī)器魚前行及前進(jìn)方向的控制。控制模塊4根據(jù)當(dāng) 前的運(yùn)動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)，直流電機(jī)11的正反向轉(zhuǎn)，帶動(dòng) 與之相連的浮潛螺旋槳3旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚浮或潛。通過浮潛螺旋槳3 旋轉(zhuǎn)與尾鰭2擺動(dòng)的相互配合，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向上的三維運(yùn)動(dòng)。實(shí)施例采用本實(shí)用新型所提供的方法制作了微小型可浮潛玩具機(jī)器魚。玩具機(jī)器魚長約13cm，固定骨架、擺動(dòng)關(guān)節(jié)分別為塑料、鋁材料制作， 填充物采用泡沬塑料，魚型整體魚皮用柔軟材料制成，尾鰭采用輕薄 塑料板。玩具機(jī)器魚微控制器選用ATmegal28，通訊模塊采用EM100B， 電池為340mAH的鋰聚合物電池，尾部電機(jī)選用Futaba S3201。所有部 分組裝好，密封后得到實(shí)物。
權(quán)利要求1. 一種微小型可浮潛玩具機(jī)器魚，包括魚身、魚尾；其中，魚身，包括魚型整體魚皮、控制模塊、通訊模塊、天線、充電電池、尾部電機(jī)、固定骨架、紅外傳感器、擺動(dòng)關(guān)節(jié)、填充物、充電接頭；固定骨架水平設(shè)置，固定骨架上前端固設(shè)有紅外傳感器，紅外傳感器的探頭分設(shè)于前方、左右兩側(cè)和下方；中部固設(shè)有控制模塊、通訊模塊、充電電池；其后端固設(shè)有尾部電機(jī)；在魚身內(nèi)除尾部擺動(dòng)部分與垂直通道外的各部件之間的空隙里，填以填充物，最外層以魚型整體魚皮包覆成魚身；天線與通訊模塊連接，天線伸出于魚皮外，位于上方；充電接頭與充電電池連接，位于魚皮上；紅外傳感器的探頭位于魚皮上；擺動(dòng)關(guān)節(jié)固定在尾部電機(jī)的輸出軸上，擺動(dòng)關(guān)節(jié)搖臂水平伸出魚身后部，與尾鰭動(dòng)連接并密封；其特征在于，還包括垂直通道、直流電機(jī)和浮潛螺旋槳；在前端與中部交界處設(shè)有一垂直通道，固定骨架穿過通道的部分上固設(shè)有一直流電機(jī)，直流電機(jī)沿垂直通道的軸線設(shè)置，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有浮潛螺旋槳；垂直通道上下端，與整體魚皮相交處為通孔，垂直通道與魚身內(nèi)腔為密封結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種微小型可浮潛玩具機(jī)器魚，其特征在 于，所述魚身部分外套魚型整體魚皮，是用柔軟材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種微小型可浮潛玩具機(jī)器魚，涉及仿生機(jī)器人技術(shù)，用于娛樂，包括魚身、魚尾和浮潛螺旋槳三部分。魚身內(nèi)有一固定骨架，控制模塊、通訊模塊、充電電池、紅外傳感器、尾部電機(jī)、填充物等部件固定在骨架上，外套魚型整體魚皮，尾部電機(jī)連接一擺動(dòng)關(guān)節(jié)用于玩具機(jī)器魚前行推進(jìn)及方向控制。紅外傳感器提供玩具機(jī)器魚前方以及下方的障礙信息，填充物有利于保持玩具機(jī)器魚的外形。魚尾主要由尾鰭構(gòu)成。浮潛螺旋槳用于玩具機(jī)器魚的浮潛控制。本實(shí)用新型的微小型可浮潛玩具機(jī)器魚可以設(shè)定包括遙控、自主避障、預(yù)設(shè)編程在內(nèi)的多種運(yùn)動(dòng)模式，制作簡單，外形逼真，觀賞性強(qiáng)。
文檔編號(hào)A63H23/00GK201085925SQ20072014960
公開日2008年7月16日 申請日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者超 周, 曹志強(qiáng), 碩 王, 民 譚 申請人:中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所