一种蝠鲼式仿生鱼及其浮力调节方法

技术特征：
1.一种蝠鲼式仿生鱼，包括基体部件(5)和胸鳍(1)，其特征在于，所述胸鳍(1)通过体积可变的过渡部件(3)对称设置在基体部件(5)两侧，过渡部件为过渡板(31)和柔性蒙皮(32)组成的密闭空腔结构，空腔内充有油液并设有控制胸鳍(1)运动的驱动机构(2)；所述基体部件(5)的中间隔板(52)上安装有控制系统(53)和浮力调节机构(54)，浮力调节机构(54)通过控制过渡部件(3)内的油量，改变过渡部件(3)中柔性蒙皮(32)的体积，进而改变仿生鱼所受的浮力。2.根据权利要求1所述蝠鲼式仿生鱼，其特征在于，所述驱动机构(2)包括阶梯轴垫片(21)、控制胸鳍(1)摇翼的第一舵机(22)、控制胸鳍(1)拍翼的第二舵机(24)、舵机连接架(23)和u型支架(25)，第一舵机(22)的舵盘通过阶梯轴垫片(21)与胸鳍(1)连接，第二舵机(24)的舵盘端安装在过渡板(31)的一对支架(34)上，第二舵机(24)的舵盘与支架(34)的安装孔同轴线设置。3.根据权利要求2所述蝠鲼式仿生鱼，其特征在于，所述浮力调节机构(54)包括蠕动泵(541)、常闭电磁阀(542)、体积可变的油囊(543)、蠕动泵控制板(544)、流量传感器(546)和连接上述部件的油管组件(545)，形成控制过渡部件(3)和油囊(543)间油液传输的通路。4.根据权利要求3所述蝠鲼式仿生鱼，其特征在于，所述控制系统部件(53)包括固定在中间隔板(52)上的微型电脑(533)、舵机拓展板(534)、lora模块(531)、gps模块(532)、电池(535)和固定在基体部件(5)上的摄像头(535)、三合一天线(536)、深度计(537)。5.根据权利要求1所述蝠鲼式仿生鱼，其特征在于，所述胸鳍(1)为光敏树脂材料经3d打印制成，胸鳍截面为naca标准翼型截面。6.根据权利要求1所述蝠鲼式仿生鱼，其特征在于，所述基体部件(5)的蝠鲼式壳体(51)的截面为类翼型截面。7.根据权利要求2所述蝠鲼式仿生鱼，其特征在于，所述过渡板(31)为类翼型截面，边缘设有一圈凸台，边缘向外延伸形成安装板，所述支架(34)位于过渡板中心，过渡板(31)的板面还设有排气孔、舵机过线孔和泵油孔。8.根据权利要求7所述蝠鲼式仿生鱼，其特征在于，所述柔性蒙皮(32)的顶部为与阶梯轴垫片(21)配合的圆筒形，底部为与过渡板凸台配合的翼型截面形。9.一种权利要求1-8任一项所述蝠鲼式仿生鱼的浮力调节方法，其特征在于，如下：预设蝠鲼式仿生鱼的初始状态为悬浮状态，过渡部件(3)内油量为x，胸鳍(1)位于水平位置，仿生鱼的浮力等于重力；预设两个垂直距离h1和h2，且h2>h1；当初始位置到目标位置垂直距离小于h1时，定义为短距离下潜或上浮；当初始位置到目标位置垂直距离大于h1时，定义为长距离下潜或上浮，蠕动泵(541)泵油量设为k；当下潜至水底或上浮至水面时，蠕动泵(541)泵油量设为m，m>k；当蝠鲼式仿生鱼与目标位置垂直距离为h2时，定义为接近目标位置。识别指令任务，所述指令任务分为下潜和上浮；判断初始位置到目标位置垂直距离的类型，所述类型分为短距离，长距离、水底和水面；当指令任务为短距离下潜时，胸鳍(1)转动至俯翼位置后，仿生鱼进行摇拍翼运动，下潜至目标位置；当指令任务为长距离下潜时，过渡部件(3)减少油量至油量为x-k，同时胸鳍(1)转动至
俯翼位置后，进行摇拍翼运动；到达接近目标位置时，过渡部件(3)增加油量至油量为x，同时胸鳍停止运动并复位至水平位置，仿生鱼恢复悬浮状态，最后仿生鱼通过摇拍翼运动到达目标位置；当指令任务为下潜至水底时，过渡部件(3)减少油量至油量为x-m，m>k，同时胸鳍(1)转动至俯翼位置后，仿生鱼进行摇拍翼运动，直至下潜至水底；当指令任务为短距离上浮时，胸鳍(1)转动至仰翼位置后，仿生鱼进行摇拍翼运动，上浮至目标位置；当指令任务为长距离上浮时，过渡部件(3)增加油量至油量为x k，同时胸鳍(1)转动至仰翼位置后，进行摇拍翼运动；到达接近目标位置时，过渡部件(3)减少油量至油量为x，同时胸鳍(1)停止运动并复位至水平位置，仿生鱼恢复悬浮状态，最后仿生鱼通过摇拍翼运动到达目标位置；当指令任务为上浮至水面时，过渡部件(3)增加油量至油量为x m，m>k，同时胸鳍(1)转动至仰翼位置后，仿生鱼进行摇拍翼运动，直至上浮至水面。

技术总结
本发明公开了一种蝠鲼式仿生鱼及其浮力调节方法，蝠鲼式仿生鱼包括基体部件和胸鳍，胸鳍通过体积可变的过渡部件对称设置在基体部件两侧，过渡部件为过渡板和柔性蒙皮组成的密闭空腔结构，空腔内充有油液并设有控制胸鳍运动的驱动机构；基体部件的中间隔板上安装有控制系统和浮力调节机构，浮力调节机构通过控制过渡部件内的油量，改变过渡部件中柔性蒙皮的体积进而改变仿生鱼所受的浮力。本发明在不破坏蒙皮的情况下，可对鱼体进行多次拆装。本发明还将浮力调节机构和过渡部件结合起来，让仿生鱼结构更加紧凑简单。本发明通过对目标位置距离分类，控制过渡部件体积和胸鳍运动的方式，实现对仿生鱼的精准控制，使得仿生鱼能够准确移动至目标位置。准确移动至目标位置。准确移动至目标位置。


技术研发人员：陈珂 苏世杰 杨鑫 曹程程 王帅康 朱大双
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2022/11/8