一种拉线式机器鱼多关节机构的制作方法

1.本实用新型属于仿生机器技术领域，涉及一种仿鯵科机器鱼，特别是一种拉线式机器鱼多关节机构。


背景技术：

2.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，具有多种优异的形态结构特征，在水中游动具有显著的效率、速度、机动性和隐蔽性，大大超过了目前的人工水下航行器。近年来，随着海洋探索开发的速度不断加快，水下机器人作为水下资源开发利用的重要设备得到了广泛的关注和研究。水下机器人可以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。其中仿鯵科机器鱼因其效率高、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。
3.但是目前的仿鯵科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：

4.本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种拉线式机器鱼多关节机构，该装置要解决的技术问题是：如何设计一种拉线式、运动灵活、结构简单且生产成本低的仿鯵科机器鱼多关节机构。
5.本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：
6.一种拉线式机器鱼多关节机构，包括鱼体关节骨架、用于连接鱼体关节骨架的节间连接件、尾部连接件和尾鳍；鱼体关节骨架包括依次连接的首端鱼体关节骨架、若干中间鱼体关节骨架和末端鱼体关节骨架，尾部连接件与尾鳍连接，首端鱼体关节骨架、中间鱼体关节骨架和首端鱼体关节骨架中均固定有节间连接件，尾部连接件与末端鱼体关节骨架中的节间连接件活动连接，首端鱼体关节骨架与中间鱼体关节骨架之间通过节间连接件活动连接，相邻两个中间鱼体关节骨架之间通过节间连接件活动连接；鱼体关节骨架中设置有第二驱动线，第二驱动线的一端固定在末端鱼体关节骨架中，首端鱼体关节骨架和中间鱼体关节骨架中均设置有设有通孔，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，第二驱动线的另一端从圆柱线孔中穿过与驱动器连接，第一驱动线的一端固定在尾部连接件且穿过首端鱼体关节骨架和中间鱼体关节骨架及末端鱼体关节骨架上的通孔。
7.本实用新型的工作原理是：首端鱼体关节骨架与中间鱼体关节骨架及末端鱼体关节骨架之间均通过节间连接件活动连接，使得各鱼体关节骨架之间能够像鱼体一样水平转动；第一驱动线从鱼体关节骨架上设置的鱼眼轴承中穿过，第一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关节骨架、中间鱼体关节骨架和尾鳍转动，即可在水下模拟鱼类的运动，本拉线式机器鱼多关节机构运动灵活，结构简单，生
产成本低。
8.所述节间连接件的两端伸出末端鱼体关节骨架、中间鱼体关节骨架和首端鱼体关节骨架，相邻两个节间连接件之间依次铰接，尾部连接件的一端与末端鱼体关节骨架相连接的节间连接件铰接。
9.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高度相配合。
10.所述尾部连接件的一端设置有单凸台，尾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。
11.所述单凸台和双凸台之间通过销轴和开口销钉连接，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开口销钉孔，开口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。
12.采用以上结构，开口销钉插在销轴的一端，开口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关节骨架在竖直方向上位移的自由度，使多个鱼体关节骨架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。
13.所述末端鱼体关节骨架、首端鱼体关节骨架和中间鱼体关节骨架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。
14.所述鱼体关节骨架的外形根据需要模拟的鱼类形体进行设计，鱼体关节骨架呈近椭圆形，所述首端鱼体关节骨架、多个中间鱼体关节骨架和末端鱼体关节骨架的体积逐渐减小。采用以上结构，鱼体关节骨架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。
15.所述尾鳍与尾部连接件通过螺钉相连接，尾部连接件中开设有安装紧线扣件的螺纹孔，第一驱动线与万向可调球接头连接，之后与紧线扣件固定连接。
16.采用以上结构，通过转动紧线扣件调节第一驱动线和第二驱动线的松紧，转动紧线扣件调节过程中转动第一驱动线和第二驱动线产生的力矩可通过万向可调球接头消除。
17.所述鱼体关节骨架、节间连接件和尾部连接件的外侧设置有蒙皮层。
18.通过蒙皮层的设置，防止水进入鱼体关节骨架、尾部连接件及节间连接件，使拉线式机器鱼刚性多关节机构具有良好的防水效果
19.与现有技术相比，本拉线式机器鱼多关节机构具有以下优点：
20.1、首端鱼体关节骨架、多个中间鱼体关节骨架和末端鱼体关节骨架通过节间连接件和尾部连接件活动连接，结构简单，装卸方便，生产成本低。
21.2、鱼体关节骨架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，鱼体关节骨架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
22.图1是本实用新型的轴侧结构示意图；
23.图2是本实用新型的主视结构示意图；
24.图3是本实用新型中节间连接件的连接结构示意图；
25.图4是本实用新型中中间鱼体关节骨架的结构示意图；
26.图5是本实用新型中节间连接件的轴侧结构示意图；
27.图6是本实用新型中尾部连接件的结构示意图；
28.图中：1—第一轴承、2—销轴、3—节间连接件、4—鱼眼轴承、5—首端鱼体关节骨架、6—中间鱼体关节骨架、7—末端鱼体关节骨架、8—尾部连接件、9—紧线扣件、10—第一驱动线、11—第二驱动线、12—开口销钉、14—尾鳍、15—第二轴承、16—单凸台、17—双凸台。
具体实施方式
29.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。
30.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。
31.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。
32.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。
33.请参阅图1
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6，本实施例提供了一种拉线式机器鱼多关节机构，包括鱼体关节骨架、用于连接鱼体关节骨架的节间连接件3、尾部连接件8和尾鳍14；鱼体关节骨架包括依次连接的首端鱼体关节骨架5、若干中间鱼体关节骨架6和末端鱼体关节骨架7，尾部连接件7与尾鳍14连接，首端鱼体关节骨架5、末端鱼体关节骨架7和中间鱼体关节骨架6中均固定有节间连接件3，首端鱼体关节骨架5、末端鱼体关节骨架7与中间鱼体关节骨架6之间通过节间连接件3活动连接，相邻两个中间鱼体关节骨架6之间通过节间连接件3活动连接；鱼体关节骨架中设置有第二驱动线11，第二驱动线11的一端固定在与末端鱼体关节骨架 7相连接的紧线扣件9中，首端鱼体关节骨架5和中间鱼体关节骨架6中均设置有设有通孔，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，第二驱动线11的另一端从圆柱线孔中穿过与驱动器连接，第一驱动线10的一端固定在与尾部连接件8相连接的紧线扣件9中且穿过首端鱼体关节骨架和中间鱼体关节骨架及末端鱼体关节骨架上的通孔；
34.首端鱼体关节骨架5与中间鱼体关节骨架6和末端鱼体关节骨架7及相邻两个中间鱼体关节骨架6之间均通过节间连接件3活动连接，使得首端鱼体关节骨架5与中间鱼体关节骨架6、多个相互连接的中间鱼体关节骨架6之间及中间鱼体关节骨架6与末端鱼体关节
骨架7之间能够像鱼体一样水平转动；第二驱动线11 从鱼体关节骨架上设置的鱼眼轴承4中穿过，第二驱动线11的前端与驱动器或舵机连接，驱动器或舵机带动第二驱动线11即可驱动首端鱼体关节骨架5、中间鱼体关节骨架6和尾鳍14转动，即可在水下模拟鱼类的运动，本拉线式机器鱼多关节机构运动灵活，结构简单，生产成本低。
35.节间连接件3的两端伸出中间鱼体关节骨架6和首端鱼体关节骨架5，相邻两个节间连接件3之间依次铰接，尾部连接件8的一端与末端鱼体关节骨架7与相邻中间鱼体关节骨架6上的节间连接件3铰接。
36.节间连接件3的两侧分别设置有单凸台16和双凸台17，双凸台17之间的距离与单凸台16的宽度相配合。
37.尾部连接件8的一端设置有单凸台16，尾部连接件8上的单凸台16与相邻节间连接件3的双凸台17配合连接。
38.单凸台16和双凸台17之间通过销轴2和开口销钉12连接，销轴2的一端穿过相配合的单凸台16和双凸台17，销轴2的插入端设置有销钉孔，开口销钉12 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15，第一轴承1的外圈安装在单凸台1中，第二轴承15的外圈安装在双凸台17中，第一轴承1和第二轴承15均优选为深沟球轴承；开口销钉12插在销轴2的一端，开口销钉12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15与相邻两个节间连接件3的单凸台16和双凸台17进行连接，安装方便，同时限制了多个鱼体关节骨架在竖直方向上位移的自由度，使多个鱼体关节骨架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16 与双凸台17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15 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。
39.末端鱼体关节骨架7、首端鱼体关节骨架5和中间鱼体关节骨架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。
40.鱼体关节骨架的外形根据需要模拟的鱼类形体进行设置，鱼体关节骨架呈圆形或椭圆形，所述首端鱼体关节骨架5、多个中间鱼体关节骨架6和末端鱼体关节骨架7的体积逐渐减小；鱼体关节骨架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。
41.尾鳍14中设置有螺纹孔尾部与尾部连接件8通过螺钉连接，尾部连接件 8中开设有配合紧线扣件9的安装孔，第二驱动线11与万向可调球接头连接，之后与尾部连接件8中的紧线扣件9连接，通过转动紧线扣件调节第二驱动线11的松紧，转动紧线扣件调节过程中转动第二驱动线11产生的力矩可通过万向可调球接头消除。
42.鱼体关节骨架、节间连接件3和尾部连接件8的外侧设置有蒙皮层，通过蒙皮层的设置，防止水进入鱼体关节骨架、尾部连接件及节间连接件，使拉线式机器鱼刚性多关节机构具有良好的防水效果。
43.本实用新型的工作原理：
44.首端鱼体关节骨架5与中间鱼体关节骨架6和末端鱼体关节骨架7及相邻两个中间鱼体关节骨架6之间均通过节间连接件3转动连接，使得首端鱼体关节骨架7、中间鱼体关节骨架6和末端鱼体关节骨架7之间能够像鱼体一样水平转动；连接处为单凸台16和双凸台17配合的设计，通过销轴2配合第一轴承 1和第二轴承15与相邻两个节间连接件3的单凸台16
和双凸台17进行连接，安装方便，同时限制了多个鱼体关节骨架在竖直方向上位移的自由度，使多个鱼体关节骨架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16与双凸台17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15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11从鱼体关节骨架上设置的鱼眼轴承4中穿过，第一驱动线10从鱼体关节骨架上的通孔18中穿过，第二驱动线11和第一驱动线10的前端与驱动器或舵机连接，驱动器或舵机带动第二驱动线11和第一驱动线10即可驱动首端鱼体关节骨架5、中间鱼体关节骨架6、首端鱼体关节骨架7及尾鳍14 转动，通过转动紧线扣件9调节第二驱动线11和第一驱动线10的松紧；鱼体关节骨架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。
45.本实用新型提供的一种拉线式机器鱼多关节机构，首端鱼体关节骨架5、多个中间鱼体关节骨架6和末端鱼体关节骨架7通过节间连接件3和尾部连接件 8活动连接，结构简单，装卸方便，生产成本低；鱼体关节骨架中设置鱼眼轴承 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15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，鱼体关节骨架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。
46.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。