本發(fā)明涉及一種機(jī)器魚，尤其是一種可利用行波水流或風(fēng)力充電的機(jī)器魚。

背景技術(shù)：

魚類是自然界最早出現(xiàn)的脊椎動(dòng)物，經(jīng)過數(shù)百萬(wàn)年的自然演化，具有持久的速度、較高的效率和大的推重比。魚類流線型體形具有很好的流體力學(xué)性能，他們高超的游泳技巧遠(yuǎn)高明于人類現(xiàn)有的航海技術(shù)。

魚類推進(jìn)的方式有幾種，行波推進(jìn)方式是其中重要的一種。這類魚的特點(diǎn)是身體較扁平如鰻鱺、帶魚，或身體呈橢圓形或條帶狀如鮭魚、大馬哈魚，或具有較大的背鰭。利用身體或背鰭的行波運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生推力，這類推進(jìn)方式效率高，機(jī)動(dòng)性好。

近半個(gè)世紀(jì)以來，魚類推進(jìn)機(jī)理的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，先后提出了“細(xì)長(zhǎng)體理論”、2維和3維“波動(dòng)板理論”、“射流推進(jìn)理論”等模型.在此基礎(chǔ)上，各類的仿生機(jī)器魚實(shí)驗(yàn)裝置也相繼誕生，有的甚至已投入實(shí)際應(yīng)用。

仿生機(jī)器魚為研制新型的水下航行器提供了一種新思路，與傳統(tǒng)螺旋槳推進(jìn)器相比，其具備效率高、機(jī)動(dòng)性好、游動(dòng)噪聲低、操縱靈活、結(jié)構(gòu)尺寸和重量小等特點(diǎn)，具有重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。

然而，與其他移動(dòng)機(jī)器人一樣，仿生機(jī)器魚也同樣面臨一個(gè)重要的制約因素——能源問題.從能量?jī)?chǔ)備角度出發(fā)，可以多備幾組蓄電池作備用，但是由于重量和體積的額外增加，有效負(fù)載能力和效率會(huì)相應(yīng)降低?，F(xiàn)有的仿生機(jī)器魚不能遠(yuǎn)航，只能在一個(gè)很小的工作半徑內(nèi)工作。

如果能發(fā)明一種可以充電的機(jī)器魚，即在流動(dòng)的水域，可以自行充電，則可以使機(jī)器魚真正用于復(fù)雜危險(xiǎn)水下環(huán)境作業(yè)、軍事偵察、水下救撈、海洋生物觀察、考古等方面。在有風(fēng)的環(huán)境下，同樣也可以為“空中飛魚”充電。

如圖1所示，魚體或背鰭有行波運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)魚體大部分區(qū)域側(cè)向運(yùn)動(dòng)的速度方向與受到的壓力差方向相反時(shí)，如圖1(a)，魚體的行波運(yùn)動(dòng)將消耗生物能，并將能量傳遞到水中，從而產(chǎn)生向前運(yùn)動(dòng)的推力，這一點(diǎn)在前人的研究中已經(jīng)得到證明；而在流動(dòng)的水中，當(dāng)魚體大部分區(qū)域側(cè)向運(yùn)動(dòng)的速度方向與受到的壓力差方向相同時(shí),如圖1(b)，意味著流水強(qiáng)迫魚體側(cè)向運(yùn)動(dòng)，該側(cè)向力對(duì)魚體做正功，只要機(jī)器魚體中有合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，即可利用該力發(fā)電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要提出一種可充電的機(jī)器魚，該機(jī)器魚在流動(dòng)的水域，可以自行充電，使機(jī)器魚真正用于復(fù)雜危險(xiǎn)水下環(huán)境作業(yè)、軍事偵察、水下救撈、海洋生物觀察、考古等方面。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種可充電的機(jī)器魚，共享一套驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置、用于驅(qū)動(dòng)背鰭或魚體產(chǎn)生行波運(yùn)動(dòng)，所述背鰭或魚體前端連接驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置，推進(jìn)過程時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)與電動(dòng)裝置帶動(dòng)背鰭或魚體行波運(yùn)動(dòng)，作用于水或空氣，獲得推力；發(fā)電時(shí)，流水或風(fēng)作用在背鰭或魚體上，驅(qū)動(dòng)背鰭或魚體相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，背鰭或魚體作行波運(yùn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置發(fā)電及充電。

所述驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置上設(shè)有支架，當(dāng)需要充電時(shí)，將支架插在河床或樓頂，使水流或風(fēng)作用在機(jī)器魚的背鰭或魚體上。

所述背鰭或魚體由多個(gè)關(guān)節(jié)、連桿、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，關(guān)節(jié)之間通過連桿活動(dòng)連接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置連接。

所述驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置由發(fā)電機(jī)、齒輪箱組成，發(fā)電機(jī)與齒輪箱及充電電池組合在一起。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的可以充電的機(jī)器魚，共享一套驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置，該驅(qū)動(dòng)或發(fā)電裝置用于使背鰭或魚體產(chǎn)生行波運(yùn)動(dòng)，推進(jìn)過程時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)與電動(dòng)裝置帶動(dòng)背鰭或魚體行波運(yùn)動(dòng)，作用于水或空氣，獲得推力；發(fā)電時(shí)，流水或風(fēng)作用在背鰭或魚體上，驅(qū)動(dòng)背鰭或魚體相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，背鰭或魚體作行波運(yùn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置發(fā)電及充電。即在流動(dòng)的水域，可以自行充電，則可以使機(jī)器魚真正用于復(fù)雜危險(xiǎn)水下環(huán)境作業(yè)、軍事偵察、水下救撈、海洋生物觀察、考古等方面。在有風(fēng)的環(huán)境下，同樣也可以為“空中飛魚”充電。

附圖說明

圖1為魚體或背鰭側(cè)向運(yùn)動(dòng)速度方向和壓力差方向關(guān)系圖；

其中：(a)為側(cè)向運(yùn)動(dòng)速度與壓力差方向相反，(b)側(cè)向運(yùn)動(dòng)速度與壓力差方向相同；

圖2為本發(fā)明的可充電的機(jī)器魚結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖2所示，一種可充電的機(jī)器魚，包括驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置1、背鰭或魚體、尾鰭6。共享一套驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置1，該驅(qū)動(dòng)或發(fā)電裝置1用于使背鰭或魚體產(chǎn)生行波運(yùn)動(dòng)，推進(jìn)過程時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)與電動(dòng)裝置1帶動(dòng)背鰭或魚體行波運(yùn)動(dòng)，作用于水或空氣，獲得推力；發(fā)電時(shí)，流水或風(fēng)作用在背鰭或魚體上，驅(qū)動(dòng)背鰭或魚體相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，背鰭或魚體作行波運(yùn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置1發(fā)電及充電。

驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置1上設(shè)有支架7。當(dāng)需要充電時(shí)，將支架7插在河床或樓頂，使水流或風(fēng)作用在機(jī)器魚的背鰭或魚體上。驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置1由發(fā)電機(jī)、齒輪箱組成，發(fā)電機(jī)與齒輪箱組合在一起。背鰭或魚體由第一至第四關(guān)節(jié)2，3，4，5、連桿、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，關(guān)節(jié)之間通過連桿活動(dòng)連接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)與發(fā)電裝置1連接。

當(dāng)這類魚前進(jìn)時(shí)，它可以是身體或背鰭的行波運(yùn)動(dòng)來推進(jìn)，它通常有一個(gè)以上的關(guān)節(jié)。推進(jìn)與發(fā)電采用同一套裝置，推進(jìn)過程是發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)各關(guān)節(jié)使背鰭或魚體運(yùn)動(dòng)，作用于水(空氣)，獲得推力；發(fā)電時(shí)，流水(風(fēng))作用在背鰭或魚體上，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)關(guān)節(jié)上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電時(shí)需要對(duì)魚體的位置進(jìn)行固定，即找到有一定水速的水域(或一定風(fēng)速的環(huán)境)，將支架放在河床或樓頂。