本技術(shù)屬于仿生機(jī)器人，具體涉及一種可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、近年來，人們從豐富多彩的魚類身上獲得靈感，將它們的運(yùn)動(dòng)機(jī)理和行為方式運(yùn)用到對(duì)水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)理和控制的研究中，以提高水下機(jī)器人的推進(jìn)效率和速度。隨著海洋開發(fā)事業(yè)的發(fā)展，一般水中技術(shù)己無法適應(yīng)各種綜合考察和研究并完成多種復(fù)雜條件下作業(yè)的需要，水下機(jī)器人在海洋科學(xué)考察、水下工程(?包括探礦、采礦)、打撈救助和軍事活動(dòng)等許多領(lǐng)域顯露出廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在價(jià)值。

2、但是，目前的仿生機(jī)器魚在需要上浮時(shí)，是依靠其仿生魚鰭的擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)上浮運(yùn)動(dòng)。而且目前的一些水下潛器，如潛水艇等，都是依靠吸、排水的原理實(shí)現(xiàn)下沉、上浮的運(yùn)動(dòng)。在自然界中大部分魚的浮沉運(yùn)動(dòng)則是依靠通過魚鰾來實(shí)現(xiàn)，魚鰾是魚身體比重的調(diào)節(jié)器官，當(dāng)魚鰾體積變大，魚身體的體積也隨之增大，導(dǎo)致其受到的浮力變大，此時(shí)魚可以完成上浮運(yùn)動(dòng)；當(dāng)魚鰾體積變小，魚身體的體積也隨之變小，導(dǎo)致其受到的浮力變小，此時(shí)魚可以完成下沉運(yùn)動(dòng)。因此，目前的仿生機(jī)器魚在進(jìn)行浮沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，其仿生效果較差；且依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)仿生魚鰭實(shí)現(xiàn)上浮或通過泵的吸、排水實(shí)現(xiàn)浮沉運(yùn)動(dòng)的方法，其能耗高、噪聲大、隱蔽性差，并且對(duì)仿生機(jī)器魚結(jié)構(gòu)的緊湊性造成了一定的影響，導(dǎo)致其機(jī)身笨重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人。

2、本實(shí)用新型的一種可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人的技術(shù)方案是：

3、一種可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人，包括本體，所述本體內(nèi)部中心設(shè)有設(shè)有沿本體長(zhǎng)度方向延伸的中心艙，所述本體的內(nèi)部設(shè)有四個(gè)蓄水罐，其中兩個(gè)所述蓄水罐位于中心艙上半部左右兩側(cè)，另外兩個(gè)所述蓄水罐位于中心艙下半部左右兩側(cè)，上側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐呈八字形布置，下側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐呈倒八字形布置，所述中心艙左右兩側(cè)的蓄水罐對(duì)稱布置，所述蓄水罐內(nèi)設(shè)有活塞，上側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐內(nèi)部具有位于活塞上側(cè)的水腔和位于活塞下側(cè)的氣腔，下側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐內(nèi)部具有位于活塞上側(cè)的氣腔和位于活塞下側(cè)的水腔，所述本體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述本體內(nèi)設(shè)有氣室，所述中心艙左側(cè)的兩個(gè)蓄水罐的氣腔通過第一連接管與氣室連通，所述中心艙右側(cè)的兩個(gè)蓄水罐的氣腔通過第二連接管與氣室連通，上側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐的上端分別設(shè)有與水腔連通的第一水管，下側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐的下端分別設(shè)有與水腔連通的第二水管。

4、進(jìn)一步的，所述蓄水罐包括罐體以及密封可拆卸連接在罐體一端的罐蓋，上側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐的罐蓋位于下端，下側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐的罐蓋位于上端。

5、進(jìn)一步的，所述活塞包括一體成型的第一大徑段、小徑段以及第二大徑段，所述第一大徑段和第二大徑段的直徑相等，所述第一大徑段和第二大徑段的外壁均與罐體內(nèi)部滑動(dòng)密封配合。

6、進(jìn)一步的，所述第一連接管為三頭軟管，所述第一連接管的三個(gè)接頭分別與兩個(gè)蓄水罐的氣腔以及氣室連通，所述第二連接管為三頭軟管，所述第二連接管的三個(gè)接頭分別與兩個(gè)蓄水罐的氣腔以及氣室連通。

7、進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)以及第二電機(jī)，上側(cè)的所述蓄水罐內(nèi)活塞的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的第一電機(jī)位于蓄水罐下側(cè)，下側(cè)的所述蓄水罐內(nèi)活塞的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的第一電機(jī)位于蓄水罐上側(cè)，所述第二電機(jī)位于蓄水罐一側(cè)，所述第一電機(jī)以及第二電機(jī)的輸出軸端部分別設(shè)有纏線輪，所述第一電機(jī)以及第二電機(jī)上的纏線輪上的拉線端部分別與活塞的上側(cè)兩側(cè)連接。

8、進(jìn)一步的，所述中心艙呈柱形機(jī)構(gòu)，所述中心艙內(nèi)具有用于安裝元器件的設(shè)備腔。

9、本實(shí)用新型提供了一種可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人，相比于現(xiàn)有技術(shù)，其有益效果在于：

10、本實(shí)用新型的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人使用時(shí)，不需要下沉和上浮時(shí)，仿生魟魚機(jī)器人應(yīng)當(dāng)在海水所受浮力與重力保持平衡，即不考慮海草床環(huán)境中浪潮等其他影響時(shí)，在豎直方向上受力為0。當(dāng)需要下沉?xí)r，可以通過中心艙的控制模塊來自由靈活的選擇某一部位的蓄水罐進(jìn)行吸水，以此進(jìn)行重心的調(diào)整，來選擇下潛時(shí)的姿態(tài)。同時(shí)，位于中部的第一電機(jī)啟動(dòng)，通過拉線將活塞向內(nèi)部拉動(dòng)，引起氣壓變化。海水通過第一水管和第二水管進(jìn)入蓄水罐，為仿生魟魚機(jī)器人增加重量，實(shí)現(xiàn)下沉。當(dāng)需要上浮時(shí)，可以通過中心艙的控制模塊來自由靈活的選擇某一部位的蓄水罐進(jìn)行放水，以此進(jìn)行重心的調(diào)整，來選擇上浮時(shí)的姿態(tài)。同時(shí)，位于端部的第二電機(jī)啟動(dòng)，通過拉線將活塞向外部拉動(dòng)，引起氣壓變化。蓄水罐內(nèi)的水通過第一水管和第二水管排出，為仿生魟魚機(jī)器人減少重量，實(shí)現(xiàn)上浮。本實(shí)用新型的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人模擬魚類魚鰾，從而達(dá)到了可靈活上浮下沉的目的。

11、本實(shí)用新型的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人中，當(dāng)蓄水罐內(nèi)原有氣體被壓縮或膨脹，使得蓄水罐承壓巨大，極易造成崩裂。因此軟管發(fā)揮作用，開始將氣體排入中心艙或中心艙氣體向蓄水罐排入，同時(shí)由于所有蓄水罐的通氣軟管都連接于中心艙。因此，四個(gè)蓄水罐與中心艙視為連通狀態(tài)，當(dāng)某一部分出現(xiàn)氣壓過大或過小時(shí)，其余蓄水罐與中心艙都會(huì)發(fā)揮氣壓代償?shù)淖饔茫勺畲蟪潭壤貌牧峡箟盒阅堋?/p>

技術(shù)特征：

1.一種可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人，其特征在于，包括本體，所述本體內(nèi)部中心設(shè)有設(shè)有沿本體長(zhǎng)度方向延伸的中心艙，所述本體的內(nèi)部設(shè)有四個(gè)蓄水罐，其中兩個(gè)所述蓄水罐位于中心艙上半部左右兩側(cè)，另外兩個(gè)所述蓄水罐位于中心艙下半部左右兩側(cè)，上側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐呈八字形布置，下側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐呈倒八字形布置，所述中心艙左右兩側(cè)的蓄水罐對(duì)稱布置，所述蓄水罐內(nèi)設(shè)有活塞，上側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐內(nèi)部具有位于活塞上側(cè)的水腔和位于活塞下側(cè)的氣腔，下側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐內(nèi)部具有位于活塞上側(cè)的氣腔和位于活塞下側(cè)的水腔，所述本體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述本體內(nèi)設(shè)有氣室，所述中心艙左側(cè)的兩個(gè)蓄水罐的氣腔通過第一連接管與氣室連通，所述中心艙右側(cè)的兩個(gè)蓄水罐的氣腔通過第二連接管與氣室連通，上側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐的上端分別設(shè)有與水腔連通的第一水管，下側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐的下端分別設(shè)有與水腔連通的第二水管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人，其特征在于，所述蓄水罐包括罐體以及密封可拆卸連接在罐體一端的罐蓋，上側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐的罐蓋位于下端，下側(cè)的兩個(gè)所述蓄水罐的罐蓋位于上端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人，其特征在于，所述活塞包括一體成型的第一大徑段、小徑段以及第二大徑段，所述第一大徑段和第二大徑段的直徑相等，所述第一大徑段和第二大徑段的外壁均與罐體內(nèi)部滑動(dòng)密封配合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人，其特征在于，所述第一連接管為三頭軟管，所述第一連接管的三個(gè)接頭分別與兩個(gè)蓄水罐的氣腔以及氣室連通，所述第二連接管為三頭軟管，所述第二連接管的三個(gè)接頭分別與兩個(gè)蓄水罐的氣腔以及氣室連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)以及第二電機(jī)，上側(cè)的所述蓄水罐內(nèi)活塞的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的第一電機(jī)位于蓄水罐下側(cè)，下側(cè)的所述蓄水罐內(nèi)活塞的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的第一電機(jī)位于蓄水罐上側(cè)，所述第二電機(jī)位于蓄水罐一側(cè)，所述第一電機(jī)以及第二電機(jī)的輸出軸端部分別設(shè)有纏線輪，所述第一電機(jī)以及第二電機(jī)上的纏線輪上的拉線端部分別與活塞的上側(cè)兩側(cè)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人，其特征在于，所述中心艙呈柱形機(jī)構(gòu)，所述中心艙內(nèi)具有用于安裝元器件的設(shè)備腔。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人。該可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人包括本體，本體內(nèi)部中心設(shè)有設(shè)有沿本體長(zhǎng)度方向延伸的中心艙，本體的內(nèi)部設(shè)有四個(gè)蓄水罐，其中兩個(gè)蓄水罐位于中心艙上半部左右兩側(cè)，另外兩個(gè)蓄水罐位于中心艙下半部左右兩側(cè)，上側(cè)的兩個(gè)蓄水罐呈八字形布置，下側(cè)的兩個(gè)蓄水罐呈倒八字形布置，中心艙左右兩側(cè)的蓄水罐對(duì)稱布置，蓄水罐內(nèi)設(shè)有活塞，上側(cè)的兩個(gè)蓄水罐內(nèi)部具有位于活塞上側(cè)的水腔和位于活塞下側(cè)的氣腔，下側(cè)的兩個(gè)蓄水罐內(nèi)部具有位于活塞上側(cè)的氣腔和位于活塞下側(cè)的水腔，本體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)的。本技術(shù)的可浮沉的仿生魟魚機(jī)器人模擬魚類魚鰾，從而達(dá)到了可靈活上浮下沉的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：高建設(shè),李子軒,王振杰,龔炳旭,陳聰,趙羽辰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240524
技術(shù)公布日：2024/12/23