一种可拆卸式仿生机器鱼多关节机构的制作方法

本实用新型属于仿生机器技术领域，涉及一种仿生机器鱼，特别是一种可拆卸式仿生机器鱼多关节机构。

背景技术：

经过数百万年的选择和进化，鱼类可以做出快速、高效、敏捷的游泳动作。鱼类种类超过2.8万种，具有多种吸引人的形态和结构特征，在水中游动具有显著的效率、速度、机动性和隐身能力，大大超过了目前的人工水下航行器。更值得注意的是，鱼类能够在几乎不留下尾迹的情况下进行高速、高机动性的游泳。近年来，随着海洋探索开发的速度不断加快，作为水下资源开发利用的重要设备，水下机器人得到了广泛的关注和研究。水下机器人可以将人类的想法从陆地深入到海洋，能够在人类无法承受的深海中进行长时间、广范围的相关探索作业。正是因为水下机器人拥有诸多不可替代的优越性，其在已经广泛开拓的海洋资源勘探等方面以及更加高难度的深海探索研究等未知领域都具有广泛的应用前景。其中仿生机器鱼因其效率高、噪声小、机动灵活及易于控制等特点成为了水下机器人研究的重要方向之一。

但是目前的仿生机器鱼存在运动不够灵活、效率比较低下、结构复杂等缺点，基于各种缺点导致机器鱼成本较高、无法发挥鱼类的高机动性、无法广泛推广。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可拆卸式仿生机器鱼多关节机构，该装置要解决的技术问题是：如何设计一种可拆卸式、运动灵活、结构简单且生产成本低的仿生机器鱼多关节机构。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种可拆卸式仿生机器鱼多关节机构，包括鱼体构件、用于连接鱼体构件的节间连接件、端部连接件和尾鳍；鱼体构件包括依次连接的首端鱼体构件、若干中间鱼体构件和末端鱼体构件，末端鱼体构件与尾鳍连接，首端鱼体构件和中间鱼体构件中均固定有节间连接件，端部连接件固定在末端鱼体构件中，首端鱼体构件与中间鱼体构件之间通过节间连接件活动连接，末端鱼体构件与中间鱼体构件之间均通过端部连接件和节间连接件活动连接，相邻两个中间鱼体构件之间通过节间连接件活动连接；鱼体构件中设置有驱动线，驱动线的一端固定在尾鳍中，首端鱼体构件和中间鱼体构件中均设有通孔，通孔内装有鱼眼轴承，鱼眼轴承内装有带线孔可穿线的圆柱，驱动线的另一端从圆柱线孔中穿过与驱动器连接。

本实用新型的工作原理是：首端鱼体构件与中间鱼体构件及相邻两个中间鱼体构件之间均通过节间连接件活动连接，末端鱼体构件和中间鱼体构件通过节间连接件和端部连接件活动连接，使得首端鱼体构件与中间鱼体构件、多个相互连接的中间鱼体构件之间及中间鱼体构件与末端鱼体构件之间能够像鱼体一样水平转动；驱动线从鱼体构件上设置的鱼眼轴承中穿过，驱动线的前端与驱动器或舵机连接，驱动器或舵机带动驱动线即可驱动首端鱼体构件、中间鱼体构件和尾鳍转动，即可在水下模拟鱼类的运动，本可拆卸式仿生机器鱼多关节机构运动灵活，结构简单，生产成本低。

所述节间连接件的两端伸出中间鱼体构件和首端鱼体构件，相邻两个节间连接件之间依次铰接，端部连接件的一端伸出末端鱼体构件与相邻中间鱼体构件上的节间连接件铰接。

所述节间连接件的两侧分别设置有单凸台和双凸台，双凸台之间的距离与单凸台的宽度相配合。

所述端部连接件的一端设置有单凸台，端部连接件上的单凸台与相邻节间连接件的双凸台配合连接。

所述单凸台和双凸台之间通过销轴和销钉连接，销轴的一端穿过相配合的单凸台和双凸台，销轴的插入端设置有销钉孔，销钉安装在销钉孔中；所述销轴上设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承的外圈安装在单凸台中，第二轴承的外圈安装在双凸台中，第一轴承和第二轴承均优选为深沟球轴承。

采用以上结构，销钉插在销轴的一端，销钉在插入销钉孔后折弯打开，使得销轴连接更为稳固，通过销轴配合第一轴承和第二轴承与相邻两个节间连接件的单凸台和双凸台进行连接，安装方便，同时限制了多个鱼体构件在竖直方向上位移的自由度，使多个鱼体构件仅能在水平方向上产生相对位移，能够更好地模拟鱼类运动的轨迹，同时单凸台与双凸台结构简单便于加工，生产成本低，同时通过第一轴承、第二轴承和单双凸台的配合，减少销轴与节间连接件的摩擦力，使运动更加灵活。

所述末端鱼体构件上开设有用于安装端部连接件的通孔，端部连接件的另一端通过胶水粘接固定在通孔中；首端鱼体构件和中间鱼体构件上开设有用于安装节间连接件的通孔，节间连接件胶水粘接固定在通孔中。

所述鱼体构件的外形根据需要模拟的鱼类形体进行设置，鱼体构件呈圆形或椭圆形，所述首端鱼体构件、多个中间鱼体构件和末端鱼体构件的体积逐渐减小。

采用以上结构，鱼体构件根据鱼种外形进行设置可以更好地模拟鱼类形体，使水下运动状态更加生动形象。

所述尾鳍中设置有螺栓调节机构，末端鱼体构件中开设有驱动线穿过的通孔和配合螺栓调节机构的安装孔，驱动线与螺栓调节机构中的螺栓固定连接。

采用以上结构，通过转动螺栓调节驱动线的松紧，螺栓调节机构的末端安装有塑料保护壳，防止螺栓生锈。

所述鱼体构件、节间连接件和端部连接件的外侧设置有蒙皮层。

通过蒙皮层的设置，防止水进入鱼体构件、端部连接件及节间连接件，使可拆卸式仿生机器鱼刚性多关节机构具有良好的防水效果。

与现有技术相比，本可拆卸式仿生机器鱼多关节机构具有以下优点：

1、首端鱼体构件、多个中间鱼体构件和末端鱼体构件通过节间连接件和端部连接件活动连接，结构简单，装卸方便，生产成本低。

2、鱼体构件中设置鱼眼轴承和驱动线配合实现鱼体的运动，连接处通过第一轴承、第二轴承和单双凸台的配合设计，减少销轴与节间连接件的摩擦力，使运动更加灵活，鱼体构件的外形根据需要模拟的鱼类形体进行设置，即可在水下模拟不同鱼类的运动，生动形象。

附图说明

图1是本实用新型的轴侧结构示意图；

图2是本实用新型的主视结构示意图；

图3是本实用新型中节间连接件的连接结构示意图；

图4是本实用新型中中间鱼体构件的结构示意图；

图5是本实用新型中节间连接件的轴侧结构示意图；

图6是本实用新型中端部连接件的结构示意图；

图中：1-第一轴承、2-销轴、3-节间连接件、4-鱼眼轴承、5-首端鱼体构件、6-中间鱼体构件、7-末端鱼体构件、8-塑料保护壳、9-驱动线、10-销钉、11-螺栓调节机构、12-尾鳍、13-第二轴承、14-双凸台、15-单凸台、16-端部连接件。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

请参阅图1-6，本实施例提供了一种可拆卸式仿生机器鱼多关节机构，包括鱼体构件、用于连接鱼体构件的节间连接件3、端部连接件16和尾鳍12；鱼体构件包括依次连接的首端鱼体构件5、若干中间鱼体构件6和末端鱼体构件7，末端鱼体构件7与尾鳍12连接，首端鱼体构件5和中间鱼体构件6中均固定有节间连接件3，端部连接件16固定在末端鱼体构件7中，首端鱼体构件5与中间鱼体构件6之间通过节间连接件3活动连接，末端鱼体构件7与中间鱼体构件6之间均通过端部连接件16和节间连接件3活动连接，相邻两个中间鱼体构件6之间通过节间连接件3活动连接；鱼体构件中设置有驱动线9，驱动线9的一端固定在尾鳍12中，首端鱼体构件5和中间鱼体构件6中均设有通孔，通孔内装有鱼眼轴承4，鱼眼轴承4内装有带线孔可穿线的圆柱，驱动线9的另一端从圆柱线孔中穿过与驱动器连接；

首端鱼体构件5与中间鱼体构件6及相邻两个中间鱼体构件6之间均通过节间连接件3活动连接，末端鱼体构件7和中间鱼体构件6通过节间连接件3和端部连接件16活动连接，使得首端鱼体构件5与中间鱼体构件6、多个相互连接的中间鱼体构件6之间及中间鱼体构件6与末端鱼体构件7之间能够像鱼体一样水平转动；驱动线9从鱼体构件上设置的鱼眼轴承4中穿过，驱动线9的前端与驱动器或舵机连接，驱动器或舵机带动驱动线9即可驱动首端鱼体构件5、中间鱼体构件6和尾鳍12转动，即可在水下模拟鱼类的运动，本可拆卸式仿生机器鱼多关节机构运动灵活，结构简单，生产成本低。

节间连接件3的两端伸出中间鱼体构件6和首端鱼体构件5，相邻两个节间连接件3之间依次铰接，端部连接件16的一端伸出末端鱼体构件7与相邻中间鱼体构件6上的节间连接件3铰接。

节间连接件3的两侧分别设置有单凸台15和双凸台14，双凸台14之间的距离与单凸台15的宽度相配合。

端部连接件16的一端设置有单凸台15，端部连接件16上的单凸台15与相邻节间连接件3的双凸台14配合连接。

单凸台15和双凸台14之间通过销轴2和销钉10连接，销轴2的一端穿过相配合的单凸台15和双凸台14，销轴2的插入端设置有销钉孔，销钉10安装在销钉孔中；所述销轴2上设置有第一轴承1和第二轴承13，第一轴承1的外圈安装在单凸台15中，第二轴承13的外圈安装在双凸台14中，第一轴承1和第二轴承13均优选为深沟球轴承；销钉10插在销轴2的一端，销钉10在插入销钉孔后折弯打开，使得销轴2连接更为稳固，通过销轴2配合第一轴承1和第二轴承13与相邻两个节间连接件3的单凸台15和双凸台14进行连接，安装方便，同时限制了多个鱼体构件在竖直方向上位移的自由度，使多个鱼体构件仅能在水平方向上产生相对位移，能够更好地模拟鱼类运动的轨迹，同时单凸台15与双凸台14结构简单便于加工，生产成本低，同时通过第一轴承1、第二轴承13和单双凸台的配合，减少销轴2与节间连接件3的摩擦力，使运动更加灵活。

末端鱼体构件7上开设有用于安装端部连接件16的通孔，端部连接件16的另一端通过胶水粘接固定在通孔中；首端鱼体构件5和中间鱼体构件6上开设有用于安装节间连接件3的通孔，节间连接件3胶水粘接固定在通孔中。

鱼体构件的外形根据需要模拟的鱼类形体进行设置，鱼体构件呈圆形或椭圆形，所述首端鱼体构件5、多个中间鱼体构件6和末端鱼体构件7的体积逐渐减小；鱼体构件根据鱼种外形进行设置可以更好地模拟鱼类形体，使水下运动状态更加生动形象。

尾鳍12中设置有螺栓调节机构11，末端鱼体构件7中开设有驱动线9穿过的通孔和配合螺栓调节机构11的安装孔，驱动线9与螺栓调节机构11中的螺栓固定连接，通过转动螺栓调节驱动线9的松紧，螺栓调节机构11的末端安装有塑料保护壳8，防止螺栓生锈。

鱼体构件、节间连接件3和端部连接件16的外侧设置有蒙皮层，通过蒙皮层的设置，防止水进入鱼体构件、端部连接件及节间连接件，使可拆卸式仿生机器鱼刚性多关节机构具有良好的防水效果。

本实用新型的工作原理：

首端鱼体构件5与中间鱼体构件6及相邻两个中间鱼体构件6之间均通过节间连接件3转动连接，末端鱼体构件7和中间鱼体构件6通过节间连接件3和端部连接件16转动连接，使得首端鱼体构件5、中间鱼体构件6和末端鱼体构件7之间能够像鱼体一样水平转动；连接处为单凸台15和双凸台14配合的设计，通过销轴2配合第一轴承1和第二轴承13与相邻两个节间连接件3的单凸台15和双凸台14进行连接，安装方便，同时限制了多个鱼体构件在竖直方向上位移的自由度，使多个鱼体构件仅能在水平方向上产生相对位移，能够更好地模拟鱼类运动的轨迹，同时单凸台15与双凸台14结构简单便于加工，生产成本低，同时通过第一轴承1、第二轴承13和单双凸台的配合，减少销轴2与节间连接件3的摩擦力，使运动更加灵活；驱动线9从鱼体构件上设置的鱼眼轴承4中穿过，驱动线9的前端与驱动器或舵机连接，驱动器或舵机带动驱动线9即可驱动首端鱼体构件5、中间鱼体构件6和尾鳍12转动，通过转动螺栓调节机构11调节驱动线9的松紧；鱼体构件的外形根据需要模拟的鱼类形体进行设置，即可在水下模拟不同鱼类的运动，生动形象。

本实用新型提供的一种可拆卸式仿生机器鱼多关节机构，首端鱼体构件5、多个中间鱼体构件6和末端鱼体构件7通过节间连接件3和端部连接件16活动连接，结构简单，装卸方便，生产成本低；鱼体构件中设置鱼眼轴承4和驱动线配合实现鱼体的运动，连接处通过第一轴承1、第二轴承13和单双凸台的配合设计，减少销轴2与节间连接件3的摩擦力，使运动更加灵活，鱼体构件的外形根据需要模拟的鱼类形体进行设置，即可在水下模拟不同鱼类的运动，生动形象。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。