本實(shí)用新型涉及一種水下活動裝置，具體為一種仿生機(jī)器魚。

背景技術(shù)：

機(jī)器魚的高速、高效、高偽裝性、高機(jī)動性、以及強(qiáng)適應(yīng)性，使得其在軍事應(yīng)用、生物觀察、以及狹小空間內(nèi)的檢測等方面具有重要應(yīng)用和迫切需求。但是由于充電問題的限制，現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)器魚無法執(zhí)行長時(shí)間遠(yuǎn)距離的任務(wù)，嚴(yán)重限制了機(jī)器魚在水下尤其是海洋中執(zhí)行任務(wù)的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對以上問題的提出，而研制一種仿生機(jī)器魚。

本實(shí)用新型的技術(shù)手段如下：

一種仿生機(jī)器魚，包括魚頭部分、魚身部分、魚尾部分，所述仿生機(jī)器魚上覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機(jī)；所述仿生機(jī)器魚還包括：設(shè)置在所述魚尾部分的魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述魚身部分的重心調(diào)整機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述魚頭部分的胸鰭擺動機(jī)構(gòu)、以及與所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)相連接的蓄電裝置；

另外，所述仿生機(jī)器魚還包括分布在所述魚頭部分的魚眼部位、設(shè)置在所述魚眼部位上的攝像頭；

另外，所述仿生機(jī)器魚還包括分布在魚身部分的背鰭和設(shè)置在所述背鰭內(nèi)的無線通信天線；

進(jìn)一步地，所述魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)魚尾驅(qū)動模塊；所述魚尾驅(qū)動模塊包括第一舵機(jī)和傳動部件；所述傳動部件一端連接所述第一舵機(jī)的輸出軸，另一端連接所述魚尾部分；

另外，所述仿生機(jī)器魚還包括分布在魚尾部分的尾鰭；當(dāng)所述魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)所包括的魚尾驅(qū)動模塊有3個(gè)，分別為第一魚尾驅(qū)動模塊、第二魚尾驅(qū)動模塊和第三魚尾驅(qū)動模塊；所述魚尾部分包括相互分離的第一魚尾部、第二魚尾部和第三魚尾部；所述第一魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)設(shè)置在所述第一魚尾部內(nèi)；所述第二魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)設(shè)置在所述第二魚尾部內(nèi)；所述第三魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)設(shè)置在所述第三魚尾部內(nèi)；所述第一魚尾部首端設(shè)置在魚身部分上；所述第一魚尾驅(qū)動模塊的傳動部件一端連接所述第一魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)，另一端連接所述第二魚尾部首端；所述第二魚尾驅(qū)動模塊的傳動部件一端連接所述第二魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)，另一端連接所述第三魚尾部首端；所述第三魚尾驅(qū)動模塊的傳動部件一端連接所述第三魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)，另一端連接尾鰭首端；

進(jìn)一步地，所述重心調(diào)整機(jī)構(gòu)包括基座、豎直設(shè)置在所述基座上的第一支座和第二支座、橫向設(shè)置在第一支座和第二支座之間的導(dǎo)向桿和絲杠、穿設(shè)在所述導(dǎo)向桿和所述絲杠上的第一滑塊、以及電機(jī)；所述電機(jī)帶動所述絲杠旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所述第一滑塊在所述導(dǎo)向桿上前移或后移；

進(jìn)一步地，所述胸鰭擺動機(jī)構(gòu)包括鰭葉、鰭柄、第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸、設(shè)置在鰭柄一端面上的弧形槽、以及第二舵機(jī)；所述鰭葉通過所述第一轉(zhuǎn)軸安裝在所述鰭柄的所述端面上，并能夠通過設(shè)置在鰭葉上的第二滑塊沿所述弧形槽滑動；所述第二舵機(jī)帶動所述鰭柄圍繞所述第二轉(zhuǎn)軸前后擺動；當(dāng)所述第二舵機(jī)驅(qū)動所述鰭柄向后擺動時(shí)，所述第二滑塊處于所述弧形槽的第一端；當(dāng)所述第二舵機(jī)驅(qū)動所述鰭柄向前擺動時(shí)，所述第二滑塊處于所述弧形槽的第二端；所述弧形槽的第二端位于所述弧形槽的第一端的上方；

進(jìn)一步地，所述蓄電裝置依次包括與所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)相連接的降壓變壓器、與降壓變壓器相連接的交直流變換器和與交直流變換器相連接的蓄電池；

另外，所述仿生機(jī)器魚還包括設(shè)置在魚身部分的充電接口，該充電接口與所述蓄電池相連接。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供的仿生機(jī)器魚，通過利用摩擦電納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能對機(jī)器魚進(jìn)行充電，不僅能夠使機(jī)器魚在游動過程中給自身充電而且在機(jī)器魚靜止不動時(shí)也可以利用海洋中波浪沖擊產(chǎn)生的摩擦作用進(jìn)行發(fā)電，充分地利用了海洋能這一新能源解決了機(jī)器魚水下續(xù)航的問題。

附圖說明

圖1是覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機(jī)的本實(shí)用新型所述仿生機(jī)器魚的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是未覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機(jī)的本實(shí)用新型所述仿生機(jī)器魚的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型所述重心調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型所述胸鰭擺動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型所述仿生機(jī)器魚的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中：1、魚頭部分，2、魚身部分，3、魚尾部分，4、摩擦電納米發(fā)電機(jī)，6、重心調(diào)整機(jī)構(gòu)，7、胸鰭擺動機(jī)構(gòu)，8、蓄電裝置，10、背鰭，11、無線通信天線，12、充電接口，13、魚眼部位，14、攝像頭，15、嵌入式核心板，31、尾鰭，32、第一魚尾部，33、第二魚尾部，34、第三魚尾部，51、第一舵機(jī)，52、傳動部件，61、基座，62、第一支座，63、第二支座，64、導(dǎo)向桿，65、絲杠，66、第一滑塊，67、電機(jī)，68、電機(jī)支架，71、鰭葉，72、鰭柄，73、第一轉(zhuǎn)軸，74、第二轉(zhuǎn)軸，75、弧形槽，76、第二舵機(jī)，77、第二滑塊，751、第一端，752、第二端。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示的一種仿生機(jī)器魚，包括魚頭部分1、魚身部分2、魚尾部分3，所述仿生機(jī)器魚上覆蓋有摩擦電納米發(fā)電機(jī)4；所述仿生機(jī)器魚還包括：設(shè)置在所述魚尾部分3的魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述魚身部分2的重心調(diào)整機(jī)構(gòu)6、設(shè)置在所述魚頭部分1的胸鰭擺動機(jī)構(gòu)7、以及與所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)4相連接的蓄電裝置8；另外，所述仿生機(jī)器魚還包括分布在所述魚頭部分1的魚眼部位13、設(shè)置在所述魚眼部位13上的攝像頭14；另外，所述仿生機(jī)器魚還包括分布在魚身部分2的背鰭10和設(shè)置在所述背鰭10內(nèi)的無線通信天線11；進(jìn)一步地，所述魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)魚尾驅(qū)動模塊；所述魚尾驅(qū)動模塊包括第一舵機(jī)51和傳動部件52；所述傳動部件52一端連接所述第一舵機(jī)51的輸出軸，另一端連接所述魚尾部分3；另外，所述仿生機(jī)器魚還包括分布在魚尾部分3的尾鰭31；當(dāng)所述魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)所包括的魚尾驅(qū)動模塊有3個(gè)，分別為第一魚尾驅(qū)動模塊、第二魚尾驅(qū)動模塊和第三魚尾驅(qū)動模塊；所述魚尾部分3包括相互分離的第一魚尾部32、第二魚尾部33和第三魚尾部34；所述第一魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)51設(shè)置在所述第一魚尾部32內(nèi)；所述第二魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)51設(shè)置在所述第二魚尾部33內(nèi)；所述第三魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)51設(shè)置在所述第三魚尾部34內(nèi)；所述第一魚尾部32首端設(shè)置在魚身部分2上；所述第一魚尾驅(qū)動模塊的傳動部件52一端連接所述第一魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)51，另一端連接所述第二魚尾部33首端；所述第二魚尾驅(qū)動模塊的傳動部件52一端連接所述第二魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)51，另一端連接所述第三魚尾部34首端；所述第三魚尾驅(qū)動模塊的傳動部件52一端連接所述第三魚尾驅(qū)動模塊的第一舵機(jī)51，另一端連接尾鰭31首端；進(jìn)一步地，所述重心調(diào)整機(jī)構(gòu)6包括基座61、豎直設(shè)置在所述基座61上的第一支座62和第二支座63、橫向設(shè)置在第一支座62和第二支座63之間的導(dǎo)向桿64和絲杠65、穿設(shè)在所述導(dǎo)向桿64和所述絲杠65上的第一滑塊66、以及電機(jī)67；所述電機(jī)67帶動所述絲杠65旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所述第一滑塊66在所述導(dǎo)向桿64上前移或后移；進(jìn)一步地，所述胸鰭擺動機(jī)構(gòu)7包括鰭葉71、鰭柄72、第一轉(zhuǎn)軸73、第二轉(zhuǎn)軸74、設(shè)置在鰭柄72一端面上的弧形槽75、以及第二舵機(jī)76；所述鰭葉71通過所述第一轉(zhuǎn)軸73安裝在所述鰭柄72的所述端面上，并能夠通過設(shè)置在鰭葉71上的第二滑塊77沿所述弧形槽75滑動；所述第二舵機(jī)76帶動所述鰭柄72圍繞所述第二轉(zhuǎn)軸74前后擺動；當(dāng)所述第二舵機(jī)76驅(qū)動所述鰭柄72向后擺動時(shí)，所述第二滑塊77處于所述弧形槽75的第一端751；當(dāng)所述第二舵機(jī)76驅(qū)動所述鰭柄72向前擺動時(shí)，所述第二滑塊77處于所述弧形槽75的第二端752；所述弧形槽75的第二端752位于所述弧形槽75的第一端751的上方；所述鰭柄72包括相互呈一定角度連接的第一柄體和第二柄體；所述一定角度可以大于等于90度；進(jìn)一步地，所述蓄電裝置8依次包括與所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)4相連接的降壓變壓器、與降壓變壓器相連接的交直流變換器和與交直流變換器相連接的蓄電池；另外，所述仿生機(jī)器魚還包括設(shè)置在魚身部分2的充電接口12，該充電接口12與所述蓄電池相連接。

本實(shí)用新型通過利用摩擦電納米發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生的電能對機(jī)器魚進(jìn)行充電，不僅能夠使機(jī)器魚在游動過程中給自身充電而且在機(jī)器魚靜止不動時(shí)也可以利用海洋中波浪沖擊產(chǎn)生的摩擦作用進(jìn)行發(fā)電，充分地利用了海洋能這一新能源解決了機(jī)器魚水下續(xù)航的問題；本實(shí)用新型通過在仿生機(jī)器魚上布置摩擦電納米發(fā)電機(jī)4，其將波浪能和機(jī)器魚擺動時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能為蓄電池充電，蓄電池將電能收集并儲存，蓄電池收集的電能可以為機(jī)器魚各組成部分提供能源，補(bǔ)充了機(jī)器魚在游動過程中損失的能量，提高了機(jī)器魚的續(xù)航能力，同時(shí)當(dāng)機(jī)器魚的電能耗盡時(shí)由于波浪的沖擊也會使摩擦電納米發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生電能，避免了機(jī)器魚電能耗盡無法返航的弊端；摩擦電納米發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生的交流電經(jīng)過降壓變壓器降壓處理后，通過交直流變換器轉(zhuǎn)換為直流電，然后供給蓄電池；所述交直流變換器可以包括整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路，整流電路用于對降壓變壓器轉(zhuǎn)換的交流電進(jìn)行整流，濾波電路用于將整流后的單相脈動直流電中的剩余交流分量濾除，得到相對穩(wěn)定的直流電，穩(wěn)壓電路用于對產(chǎn)生的直流電進(jìn)一步穩(wěn)壓處理，得到穩(wěn)定的直流電，然后被蓄電池儲存起來；另外，還可以通過充電接口12借助外部電源為蓄電池進(jìn)行充電；這樣當(dāng)摩擦電納米發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生的電能不夠用時(shí)可通過外部電源給蓄電池充電，不僅如此，當(dāng)機(jī)器魚搭載外部設(shè)備時(shí)如攝像機(jī)、水質(zhì)探測器等，也可通過該充電接口12給這些外部設(shè)備供電。

本實(shí)用新型所述魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)所包括的魚尾驅(qū)動模塊可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)置；所述無線通信天線11設(shè)置在所述背鰭10內(nèi)，提高了隱蔽性；通過設(shè)置在仿生機(jī)器魚魚眼部位13上的兩組攝像頭14，可以實(shí)現(xiàn)雙眼測距，對拍攝的物體能夠更好的顯示其立體圖像；通過重心調(diào)整機(jī)構(gòu)6的配置能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器魚的上浮下潛，當(dāng)機(jī)器魚需要下潛時(shí)，通過電機(jī)67經(jīng)由絲杠65帶動所述第一滑塊66前移，進(jìn)而機(jī)器魚的重心前移，在魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)的作用下機(jī)器魚向水下游動，實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的下潛；當(dāng)機(jī)器魚需要上浮時(shí)，通過電機(jī)67經(jīng)由絲杠65帶動所述第一滑塊66后移，進(jìn)而機(jī)器魚的重心后移，魚頭部分1抬起，在魚尾驅(qū)動機(jī)構(gòu)的作用下機(jī)器魚向上游動，實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的上??；所述第一滑塊66可以采用鉛塊；所述胸鰭擺動機(jī)構(gòu)7在機(jī)器魚的左右兩側(cè)胸鰭部位均設(shè)置；通過胸鰭擺動機(jī)構(gòu)7的配置能夠?qū)崿F(xiàn)位于機(jī)器魚左側(cè)胸鰭部位的鰭葉71和鰭柄72以及位于機(jī)器魚右側(cè)胸鰭部位的鰭葉71和鰭柄72的擺動；當(dāng)所述第二舵機(jī)76驅(qū)動所述鰭柄72向后擺動時(shí)，由于水的阻力和鰭葉71的重力的作用，鰭葉71上的第二滑塊77處于所述弧形槽75的第一端751，當(dāng)所述第二舵機(jī)76驅(qū)動所述鰭柄72向前擺動時(shí)，由于水的阻力作用，鰭葉71上的第二滑塊77處于所述弧形槽75的第二端752，即使得鰭柄72向前擺動時(shí)，鰭葉71切水?dāng)[到前端，避免了產(chǎn)生向后的推力，當(dāng)鰭柄72向后擺動時(shí)，鰭葉71劃水向后，產(chǎn)生向前的推力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鰭柄72前后擺動產(chǎn)生向前的推力，若位于機(jī)器魚左側(cè)胸鰭部位的鰭柄72和鰭葉71不動，同時(shí)位于機(jī)器魚右側(cè)胸鰭部位的鰭柄72和鰭葉71擺動，則機(jī)器魚右側(cè)具有推力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的左轉(zhuǎn)彎，同樣地，若位于機(jī)器魚右側(cè)胸鰭部位的鰭柄72和鰭葉71不動，同時(shí)位于機(jī)器魚左側(cè)胸鰭部位的鰭柄72和鰭葉71擺動，則機(jī)器魚左側(cè)具有推力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的右轉(zhuǎn)彎，左右兩側(cè)同時(shí)擺動則機(jī)器魚加速直行。所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)4外面具有防水層，能夠防止海水對摩擦電納米發(fā)電機(jī)4的腐蝕和防止漏電；所述重心調(diào)整機(jī)構(gòu)6還包括設(shè)置在第二支座63上的電機(jī)支架68；所述電機(jī)67安裝在所述電機(jī)支架68上；所述絲杠65分別通過軸承安裝在第一支座62和第二支座63上；所述絲杠65通過聯(lián)軸器連接所述電機(jī)67的輸出軸；本實(shí)用新型還可以包括嵌入式核心板15，通過該嵌入式核心板15控制第一舵機(jī)51、第二舵機(jī)76、攝像頭14、蓄電裝置8等機(jī)器魚各組成部分的工作；本實(shí)用新型所述摩擦電納米發(fā)電機(jī)4的具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)可以直接引用主題名稱為《采集液體機(jī)械能的摩擦電納米發(fā)電機(jī)以及發(fā)電方法》、專利申請?zhí)枮?01410140195.X的專利申請文件中的公開的摩擦電納米發(fā)電機(jī)4的現(xiàn)有技術(shù)方案。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。