一种柔体仿生机器蝠鲼的制作方法

1.本实用新型涉及水下机器人领域，特别涉及一种柔体仿生机器蝠鲼。


背景技术：

2.近年来，随着海洋资源的开发与利用，水下机器人蓬勃发展，已经成为开发海洋的重要工具。日本理化学研究所和名古屋大学设计了鳐鱼仿生柔性线驱动蝠鲼，一对胸鳍由聚乙烯薄膜和与其连的8片ipmc组成，并以不同的幅度先后摆动，实现向前推进。中船(浙江)海洋科技有限公司设计一种新型推进结构仿生蝠鲼水下机器人，以相互之间齿轮啮合的连杆和翼型板组成蝠鲼对鳍进行驱动，西北工业大学以蝠鲼为仿生原型研制出滑扑一体自主变形仿生柔体潜航器。
3.这些水下机器人具有可调性好、精度高、硬度强等优点，但是大多数采用硬性结构，没有关注到蝠鲼的结构特点以及运动原理，仿生度和灵活性都比较低，其推进效率与环境的适应性也受到一定的影响。
4.为此，设计了一种柔体仿生机器蝠鲼，模拟生物蝠鲼的结构以及游动特性，提升了水下机器人的仿生度与灵活性，同时提供了能够搭载多种传感器的平台，可以根据不同水域、不同使用对象的需求来实现功能的个性化和多样化。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种柔体仿生机器蝠鲼，用于解决或部分解决水下机器人仿生度低、灵活性差的问题。
6.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.一种柔体仿生机器蝠鲼，包括蝠鲼躯干、控制机构、蝠鲼腹部、蝠鲼尾部，所述蝠鲼躯干设有蝠鲼背部、蝠鲼第一鳍、蝠鲼第二鳍，所述蝠鲼背部、蝠鲼第一鳍、蝠鲼第二鳍通过软体材料浇铸形成一体，所述蝠鲼背部内部放置有第一锁扣，所述蝠鲼背部设有多种凹槽，所述蝠鲼第一鳍、蝠鲼第二鳍分别对称，纵截面为双凸翼型的三角状结构，所述蝠鲼第一鳍、蝠鲼第二鳍内部对称放置有鳍驱动器支架、鳍驱动器支架固定件和一组鳍条，所述控制机构包括防水密封舱、卡箍、第一鳍驱动器、第二鳍驱动器、尾部驱动器固定件、尾部驱动器，所述蝠鲼腹部内部放置有第二锁扣，所述蝠鲼腹部设置有对应于所述蝠鲼背部的多种凹槽，所述蝠鲼尾部内部设置有尾部驱动器支架、尾部驱动器支架固定件。
8.进一步，所述蝠鲼躯干设有蝠鲼背部、蝠鲼第一鳍、蝠鲼第二鳍，所述蝠鲼背部设置有多种凹槽，所述凹槽包括圆柱形凹槽、球形凹槽、方形凹槽等，所述第一鳍驱动器支架通过一横向放置在第一鳍内部的鳍驱动器支架固定件固定在蝠鲼第一鳍上，所述第一鳍驱动器支架部分在所述蝠鲼第一鳍的外部，所述第二鳍驱动器支架通过一横向放置在蝠鲼第二鳍内部的鳍驱动器支架固定件固定在蝠鲼第二鳍上，所述第二鳍驱动器支架部分在所述蝠鲼第二鳍的外部，所述蝠鲼鳍条固定在所述鳍驱动器支架固定件上，所述蝠鲼鳍条在所述蝠鲼两鳍呈发散分布。
9.进一步，所述控制机构包括防水密封舱、卡箍、第一鳍驱动器、第二鳍驱动器、尾部驱动器、尾部驱动器固定件，所述防水密封舱与所述卡箍通过螺纹紧固件配合连接，所述第一鳍驱动器与所述卡箍通过螺纹紧固件配合连接，所述第二鳍驱动器与所述卡箍通过螺纹紧固件配合连接，所述尾部驱动器固定件与所述防水密封舱通过螺纹紧固件配合连接，所述尾部驱动器与所述尾部驱动器固定件通过螺纹紧固件配合连接。
10.进一步，所述防水密封舱包括防水密封舱舱体、防水密封接头、防水密封舱上端盖、上端盖密封圈、防水密封舱下端盖，下端盖密封圈，所述防水密封舱舱体上下两端分别设有圆形凹槽，所述上端盖密封圈与所述下端盖密封圈通过所述圆形凹槽与所述防水密封舱舱体配合连接，所述防水密封接头包括防水密封螺栓、螺栓密封圈、防水密封螺母、螺母密封圈，所述防水密封螺栓头部为空心圆柱，螺杆设有外螺纹，螺杆内部为通孔结构，用于防水密封舱出线，所述防水密封螺栓头部靠近螺杆端设有圆形凹槽，所述螺栓密封圈通过所述圆形凹槽与所述防水密封螺栓配合连接，所述防水密封螺母一端设有圆形凹槽，所述螺母密封圈通过所述圆形凹槽与所述防水密封螺母配合连接，所述防水密封舱上端盖开有多个圆形通孔，所述防水密封接头通过所述圆形通孔与所述防水密封舱上端盖配合连接，所述防水密封舱上端盖与所述防水密封舱舱体通过螺纹紧固件配合连接，所述防水密封舱下端盖与所述防水密封舱舱体通过螺纹紧固件配合连接。
11.进一步，所述蝠鲼腹部设置有对应于所述蝠鲼背部的多种凹槽,所述蝠鲼腹部的内部放置有第二锁扣。
12.进一步，所述蝠鲼尾部内部设置有尾部驱动器支架、尾部驱动器支架固定件，所述蝠鲼尾部设置有仿生类软结构模拟蝠鲼的尾鳍，所述尾部驱动器支架固定件设置于所述蝠鲼尾部的内部，所述尾部驱动器支架与所述尾部驱动器支架固定件通过螺纹紧固件配合连接，所述尾部驱动器支架部分伸出所述蝠鲼尾部。
13.进一步，所述蝠鲼尾部驱动器与所述蝠鲼尾部驱动器支架的伸出部分通过螺纹紧固件配合连接，用于控制蝠鲼尾部上下摆动。
14.进一步，所述蝠鲼背部通过所述多种凹槽与所述控制机构配合连接，所述控制机构的第一鳍驱动器与所述蝠鲼第一鳍的伸出部分通过螺纹紧固件配合连接，用于控制蝠鲼第一鳍上下摆动，所述第二鳍驱动器与所述蝠鲼第二鳍的伸出部分通过螺纹紧固件配合连接，用于控制蝠鲼第二鳍上下摆动。
15.进一步，所述蝠鲼腹部通过所述多种凹槽与所述控制机构配合连接。
16.进一步，所述蝠鲼背部和所述蝠鲼腹部的内部设有第一锁扣和第二锁扣，所述第一锁扣与所述第二锁扣中部均设有轴肩，所述轴肩表面设有三个圆弧通孔，用于增加所述锁扣的受力面积，所述锁扣中间设有螺纹通孔，所述蝠鲼腹部与所述蝠鲼背部通过所述第一锁扣和所述第二锁扣用螺纹紧固件配合连接，连接固定后，此时螺纹紧固件处在所述蝠鲼腹部与所述蝠鲼背部组合体的内部。
17.有益效果：
18.本实用新型提供了一种能够搭载多种传感器的柔体仿生机器蝠鲼，整体使用高弹性的柔体材料浇铸而成，高度仿生生物蝠鲼的流线型外形结构，使其具有较高的仿生度，可以有效降低发生共振从而损坏结构的可能，机器蝠鲼预留了较大的空间来放置各类传感器，可以根据不同水域、不同使用对象的需求来实现功能的个性化和多样化，同时预留的空
间可用于调节蝠鲼本体整体的平衡，以满足不同需求下的机器蝠鲼重心的变化，使其应用更加灵活和更加具有可操作性。
附图说明
19.图1是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的整体结构示意图。
20.图2是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼躯干示意图。
21.图3是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的控制机构示意图。
22.图4是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的防水密封舱示意图。
23.图5是是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的防水密封接头示意图。
24.图6是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼腹部示意图。
25.图7是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的锁扣示意图。
26.图8是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼尾部示意图。
27.图9是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼俯视结构示意图。
28.图10是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼仰视结构示意图。
29.图11是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼前视结构示意图。
30.图12是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼后视结构示意图。
31.图13是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼右视结构示意图。
32.图14是本实用新型的一种柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼左视结构示意图。
33.图中各符号表示：蝠鲼躯干100、控制机构200、蝠鲼腹部300、蝠鲼尾部400、蝠鲼背部110、蝠鲼第一鳍120、蝠鲼第二鳍130、防水密封舱210、卡箍220、尾部驱动器固定件230、第二锁扣301、尾部驱动器支架401、尾部驱动器支架固定件402、第一锁扣111、第一鳍驱动器支架121、第一鳍驱动器支架固定件122、第一鳍鳍条123、第二鳍驱动器支架131、第二鳍驱动器支架固定件132、第二鳍鳍条133、防水密封舱舱体211、防水密封接头212、防水密封舱上端盖213、上端盖密封圈214、下端盖密封圈215、防水密封舱下端盖216、第一鳍驱动器223、第二鳍驱动器224、尾部驱动器231、防水密封接头螺栓2121、螺栓密封圈2122、螺母密封圈2123、防水密封接头螺母2124。
具体实施方式
34.下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
35.如图1、图2所示，图中包括蝠鲼本体，该蝠鲼本体包括蝠鲼躯干100、控制机构200、蝠鲼腹部300、蝠鲼尾部400，所述蝠鲼躯干100包括蝠鲼背部110、蝠鲼第一鳍120、蝠鲼第二鳍130，所述蝠鲼背部110、蝠鲼第一鳍120、蝠鲼第二鳍130由高弹性软体材料(如双分组硫化硅橡胶)浇铸成一体，构成一流线型结构，所述蝠鲼背部110内部放置有四个第一锁扣111，所述第一锁扣111为通孔圆柱，孔内设有螺纹，所述第一锁扣111中部设有一轴肩，所述轴肩表面设有三个圆弧通孔，用于增大所述第一锁扣111的受力面积，防止第一锁扣111从所述蝠鲼背部110中脱落。
36.所述蝠鲼背部110两侧设有蝠鲼第一鳍120、蝠鲼第二鳍130，所述蝠鲼第一鳍120、
蝠鲼第二鳍130分别对称，纵截面为双凸翼型的三角状结构，减少了游动过程中的水流阻力。
37.所述蝠鲼第一鳍120包括第一鳍驱动器支架121、第一鳍驱动器支架固定件122、第一鳍鳍条123，所述第一鳍驱动器支架固定件122放置于所述蝠鲼第一鳍的内部120，所述第一鳍鳍条123采用质地较轻但韧性较好的材料(如碳纤维复合材料),所述第一鳍鳍条123胶接在所述第一鳍驱动器支架固定件122上，所述第一鳍驱动器支架121与所述第一鳍驱动器支架固定件122通过螺纹紧固件配合连接，固定在蝠鲼第一鳍120上，所述第一鳍驱动器支架121部分在所述蝠鲼第一鳍120的外部。
38.所述蝠鲼第二鳍130包括第二鳍驱动器支架131、第二鳍驱动器支架固定件132、第二鳍鳍条133，所述第二鳍驱动器支架固定件132放置于所述蝠鲼第二鳍的内部130，所述第二鳍鳍条133采用质地较轻但韧性较好的材料(如碳纤维复合材料),所述第二鳍鳍条133胶接在所述第二鳍驱动器支架固定件132上，所述第二鳍驱动器支架131与所述第二鳍驱动器支架固定件132通过螺纹紧固件配合连接，固定在蝠鲼第二鳍130上，所述第二鳍驱动器支架131部分在所述蝠鲼第二鳍130的外部。
39.如图1、图3所示，所述控制机构200包括防水密封舱210、卡箍220、第一鳍驱动器223、第二鳍驱动器224、尾部驱动器固定件230、尾部驱动器231，所述卡箍220为两个半径相同的半圆，在接头处分别设置有8个通孔，其中一个半圆的8个通孔为螺纹孔，所述卡箍220与所述防水密封舱210通过螺纹紧固件过盈配合连接；所述卡箍220的两侧设置为斜面，所述斜面设置有若干螺纹孔，用于安装不同型号、不同规格的鳍驱动器，模块化的设计使后期的维护与更新更加便捷；所述第一鳍驱动器223与所述卡箍220通过螺纹紧固件配合连接，所述第二鳍驱动器224与所述卡箍220通过螺纹紧固件配合连接，所述尾部驱动器固定件230与所述防水密封舱210通过螺纹紧固件配合连接，所述尾部驱动器231与所述尾部驱动器固定件230通过螺纹紧固件配合连接；所述支架与支架固定件均为可拆卸配件，可以根据不同的需求设置与更换。
40.如图3、图4、图5所示，所述防水密封舱210包括防水密封舱舱体211、防水密封接头212、防水密封舱上端盖213、上端盖密封圈214、下端盖密封圈215、防水密封舱下端盖216，所述防水密封舱舱体211上下两端分别设有圆形凹槽，所述上端盖密封圈214与所述下端盖密封圈215通过所述圆形凹槽与所述防水密封舱舱体211配合连接，增加了防水密封舱211的防水性和密封性，所述防水密封接头212包括防水密封螺栓2121、螺栓密封圈2122、螺母密封圈2123、防水密封螺母2124，所述防水密封螺栓2121头部为空心圆柱，螺杆设有外螺纹，所述螺杆内部为通孔结构，便于放置在所述防水密封舱210的供给电源与各类传感器出线，所述防水密封螺栓2121头部靠近螺杆端设有圆形凹槽，所述螺栓密封圈2122通过所述圆形凹槽与所述防水密封螺栓2121配合连接，所述防水密封螺母2124一端设有圆形凹槽，所述螺母密封圈2123通过所述圆形凹槽与所述防水密封螺母2124配合连接，所述防水密封舱上端盖213开有多个圆形通孔，所述防水密封接头212通过所述圆形通孔与所述防水密封舱上端盖213配合连接，连接固定时，采用往防水密封螺栓头部灌胶的形式增加出线端的防水性与密封性，所述防水密封舱上端盖213与所述防水密封舱舱体211通过螺纹紧固件配合连接，所述防水密封舱下端盖216与所述防水密封舱舱体211通过螺纹紧固件配合连接。
41.如图2、图3所示，所述蝠鲼背部110设置有多种凹槽，所述凹槽包括圆柱形凹槽、球
形凹槽、方形凹槽等，所述多种凹槽用于放置所述控制机构200、防水密封舱210出线和防水密封舱210走线，所述多种凹槽为搭载各种传感器预留了较大的空间，可以根据不同水域、不同使用对象的需求来实现功能的个性化和多样化，同时预留的空间可用于调节蝠鲼本体整体的平衡，以满足不同需求下的机器蝠鲼重心的变化。
42.如图2、图6、图7所示，所述蝠鲼腹部300内部放置有四个第二锁扣301，所述第二锁扣301为通孔圆柱，孔内设有螺纹，所述第二锁扣301中部设有一轴肩，所述轴肩表面设有三个圆弧通孔，用于增大所述第二锁扣301的受力面积，防止第二锁扣301从所述蝠鲼腹部300中脱落。所述第二锁扣301与所述第一锁扣111通过螺纹紧固件配合连接，当蝠鲼背部与蝠鲼腹部连接固定时，由于蝠鲼背部110与蝠鲼腹部300为高弹性的软体材料，具有一定的形变能力，所述第一锁111扣与所述第二锁扣301形成的4对锁扣和螺纹紧固件在所述蝠鲼背部110与所述蝠鲼腹部300的组合体的内部，起到连接和固定所述蝠鲼背部110与所述蝠鲼腹部300的作用，在增加机器蝠鲼的观赏性的同时，也为前期的安装与后期的维护更新提供便捷，在维护更新控制机构200时，只需将四对锁扣中的螺纹紧固件拆卸即可。
43.如图1、图2、图6所示，所述蝠鲼腹部300设置有对应于蝠鲼背部110的多种凹槽，所述控制机构200通过所述多种凹槽与所述蝠鲼背部110配合连接，所述控制机构200嵌于蝠鲼背部110和所述蝠鲼腹部300之间，一体化的设计使得蝠鲼本体在外形上更加接近生物蝠鲼，增加蝠鲼结构的一体性。
44.所述控制机构200的第一鳍驱动器223与所述第一鳍驱动器支架121的伸出部分通过螺纹紧固件配合连接，用于控制蝠鲼第一鳍120上下摆动，所述第二鳍驱动器224与所述第二鳍驱动器支架131的伸出部分通过螺纹紧固件配合连接，用于控制蝠鲼第二鳍130上下摆动。
45.如图1、图8所示，所述蝠鲼尾部400内部设置有尾部驱动器支架401、尾部驱动器支架固定件402，所述蝠鲼尾部400设置有仿生类软结构模拟蝠鲼的尾鳍，所述尾部驱动器支架固定件402设置于所述蝠鲼尾部400的内部，所述尾部驱动器支架401与所述尾部驱动器支架固定件402件通过螺纹紧固件配合连接，所述尾部驱动器支架401的部分伸出所述蝠鲼尾部400，所述蝠鲼尾部驱动器231与所述尾部驱动器支架401的伸出部分通过螺纹紧固件配合连接，用于控制蝠鲼尾部400上下摆动。图9是柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼俯视结构示意图，图10是柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼仰视结构示意图，图11是柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼前视结构示意图，图12是柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼后视结构示意图，图13是柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼右视结构示意图，图14是柔体仿生机器蝠鲼的蝠鲼左视结构示意图。
46.本实用新型提供的一种柔体仿生机器蝠鲼整体使用高弹性的软体材料浇筑而成，一体化的设置具有较高的仿生度，使得整体具有流线型结构，可以有效降低发生共振从而损坏结构的可能。
47.本实用新型提供的一种柔体仿生机器蝠鲼模拟蝠鲼对鳍波动推进模式，通过控制蝠鲼第一鳍120和蝠鲼第二鳍130上下摆动的频率和幅度来改变机器蝠鲼的游动速度，可实现蝠鲼的直行和横滚动作，通过改变蝠鲼尾部400的上下摆动幅度来实现蝠鲼的沉浮和翻滚动作，通过控制蝠鲼第一鳍120和蝠鲼第二鳍130上下摆动的频率和蝠鲼尾部400的偏移，可实现蝠鲼在不同的转弯半径下的转弯动作。
48.本实用新型提供的一种柔体仿生机器蝠鲼预留了较大的空间来放置各类传感器，
可以根据不同水域、不同使用对象的需求来实现功能的个性化和多样化，同时预留的空间可用于调节蝠鲼本体整体的平衡，以满足不同需求下的机器蝠鲼重心的变化，使其游动姿态更加灵活。
49.本实用新型提供的一种柔体仿生机器蝠鲼考虑到前期的安装与后期的维护更新，进行了模块化的设置，为安装与拆卸提供便利。
50.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。