本实用新型涉及水中仿生机器人领域，具体涉及一种仿飞鱼的仿生机器鱼。
背景技术：
随着机器人技术的逐渐成熟，机器人被广泛应用于制造，医疗，服务等行业中。在环境治理和生态保护等方面，机器人的开发与使用主要用于对生态环境的实时监测，可以达到节省人力、减少对生态环境的人为干涉等效果。在生态环境实时监测过程中，为减少对动植物的侵扰，机器人需要达到更高的仿生要求。目前用于近海和湿地生态监测及治理的机器人多为固定装置，移动不易，功能单一，若对大范围的环境进行监测，则需部署大量同种类机器人，耗费人力物力较大，因此不具有广泛的适应性。此外，对近海和湿地环境的图像采集往往使用旋翼方式飞行的无人机进行，以该方式飞行的无人机往往噪音较大，产生的气流明显，会对当地动植物产生较大侵扰。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型提供了一种仿飞鱼的仿生机器鱼。本实用新型以海洋生物——飞鱼为仿生对象，可以实现飞鱼的转向，快速游动，滑翔等基本动作。本实用新型机械结构稳定，且具有机动性好、噪音低等优点，适用于近海和湿地的生态监测。
为实现上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种仿飞鱼的仿生机器鱼，包括鱼头、鱼身、鱼尾和滑翔机构。所述鱼头包括鱼头外壳、电池、控制器、通信模块、水质检测传感器和摄像头，在鱼头外壳两侧设置了鱼鳍，为机器鱼提供浮力。所述鱼身包括第一关节，第二关节和第三关节。其中第一关节和鱼头固定，第二关节通过旋转轴与第一关节相连，第三关节通过旋转轴与第二关节相连。所述鱼尾包括u型槽、摆动装置和拨水片，鱼尾通过旋转轴与第三关节相连。所述滑翔机构包括两个滑翔翼，通过鱼头内的舵机与鱼头相连。
进一步地，所述第一关节包括舵机、舵盘、舵机固定支架和舵机旋转支架，第一关节通过舵盘和舵机旋转支架与第二关节相连接，舵机用于驱动整个机器鱼的转向运动。
进一步地，所述第二关节包括关节支架、电机、电机固定架、偏心转盘、偏心转盘轴和旋转轴，并通过所述旋转轴与第三关节相连。所述的关节支架后侧的长方形镂空设计用于保证电机的正常旋转。偏心转盘中心为d型孔，插在电机轴上，用于驱动第三关节的运动。
进一步地，所述第三关节包括关节支架、u型槽、电机、电机固定架、偏心转盘、偏心转盘轴和旋转轴，并通过所述旋转轴与鱼尾相连。第二关节中所述的偏心转盘轴插入u型槽中，将电机的旋转运动转换为往复摆动。
进一步地，所述鱼尾的拨水片固定于摆动装置上。第三关节中所述的偏心转盘轴插入鱼尾的u型槽中，将电机的旋转运动转换为往复摆动。
进一步地，所述滑翔机构的两个滑翔翼与置于鱼头内的舵机相连，两滑翔翼的开与合通过舵机的旋转来控制。
本实用新型以海洋生物——飞鱼作为仿生对象，可以实现飞鱼的快速游动，转向及滑翔功能。本实用新型机械结构稳定，且具有机动性好、噪音低等优点。此外，还设置了通信模块、水质检测传感器、摄像头等装置，能够在对环境侵扰很小的条件下，实现近海和湿地的生态监测功能。
附图说明
读者在参照附图阅读了本实用新型的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本实用新型的各个方面。其中，
图1为本实用新型各个主要模块的立体分解图。
图2为本实用新型拆除部分零件后的立体图。
图3为鱼头内部各个主要模块的立体图。
附图标记说明：
1鱼头
2鱼身
3鱼尾
4滑翔机构
5鱼头外壳
6鱼鳍
7舵机固定支架
8舵机a
9舵盘
10舵机旋转支架
11电机a
12电机固定架a
13关节支架a
14偏心转盘a
15偏心转盘轴a
16u型槽a
17旋转轴a
18电机b
19电机固定架b
20关节支架b
21偏心转盘b
22偏心转盘轴b
23u型槽b
24旋转轴b
25摆动机构
26拨水片
27滑翔翼a
28滑翔翼b
29水质检测传感器
30摄像头
31通信模块
32舵机b
33舵机c
34控制器
35电池
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本身实用新型仿生机器鱼主要包括鱼头1、鱼身2、鱼尾3和滑翔机构4四部分。
如图2和图3所示，鱼头1内部设置了机器鱼的电池35，控制器34，通信模块31，水质检测传感器29和摄像头30，鱼头外壳5使用可降解材料，由3d打印机打印制作而成，其两侧设置鱼鳍6为机器鱼提供浮力。在内部电路安置完成后，将鱼头通过一层橡胶材料包裹完成防水功能。
如图1中所示的鱼身2包括第一关节、第二关节和第三关节。鱼身2外部整体使用硅胶套筒包裹，使机器鱼鱼身2具有防水功能。
所述第一关节包括舵机固定支架7，舵机旋转支架10、舵机a8和舵盘9，舵机a8通过设置在舵机固定支架7的卡槽完成安装。舵机旋转支架10用于第一关节和第二关节的固定工作，其一侧通过预置的螺孔固定在第二关节，另一侧通过与舵机同轴心的螺孔，与第一关节连接，以保证舵机的正常旋转。第一关节通过舵盘9和舵机旋转支架10与第二关节相连。
所述第二关节包括关节支架a13、电机a11、电机固定架a12、偏心转盘a14、偏心转盘轴a15和旋转轴a17。电机a11使用电机固定架a12固定在关节支架a13上。偏心转盘a14中心为d型孔，插在电机a11的旋转轴上。偏心转盘轴a15呈一定角度插在偏心转盘a14上。
所述第三关节包括关节支架b20，u型槽a16，电机b18，电机固定架b19，偏心转盘b21，偏心转盘轴b22和旋转轴b24。第三关节通过旋转轴a17与第二关节相连。第三关节的电机b18、电机固定架b19和偏心转盘b21与第二关节安装方式相同。第二关节的偏心转盘轴a15插入u型槽a16中，当电机a11旋转时，带动偏心转盘a14的旋转，偏心转盘轴a15与u型槽a16互相接触，将电机的旋转运动转换为往复摆动运动，该种传动方式保证了第三关节的快速摆动，为机器鱼的游动提供充足动力。
所述鱼尾3包括摆动机构25、u型槽b23和拨水片26。拨水片26固定在摆动机构25上，鱼尾3通过旋转轴b24与第三关节相连。鱼尾的动力来源及运动方式与第二关节、第三关节中所述的u型槽传动方式相同。
所述滑翔机构4包括两侧滑翔翼a27、滑翔翼b28、舵机b32和舵机c33。两滑翔翼分别使用薄塑料包裹。滑翔翼a27和滑翔翼b28的开与合分别通过舵机b33和舵机c32的旋转来驱动。
使用机器鱼时，首先将手机与机器鱼的通信模块31使用tcp网络协议进行链接。当手机端发出前进指令时，鱼身2的电机a11和电机b18开始转动，带动鱼身2及鱼尾3开始摆动，使机器鱼开始前进。当发出转向指令时，鱼身2第一关节的舵机a8根据不同指令向不同方向旋转，使机器鱼转向。当发出滑翔指令时，鱼身的电机a11和电机b18加速旋转，机器鱼开始加速，当机器鱼达到较高速度时，控制两个滑翔翼27和28转角的两个舵机32和33将滑翔翼展开，在惯性的作用下，机器鱼离开水面，并利用两个滑翔翼27和28进行短距离的滑翔。机器鱼落入水中后，两个舵机32和33将两个滑翔翼27和28合起，收至鱼身2两侧。
上述为本实用新型的一个导向实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性质的改动，均属于对本实用新型所提保护范围的侵权行为。
1.一种仿飞鱼的仿生机器鱼，其特征在于：所述仿生机器鱼包括鱼头、鱼身、鱼尾和滑翔机构；在所述鱼头的密闭空间内部，设有电池、控制器、通信模块、水质检测传感器及摄像头设备，鱼头两侧设置有鱼鳍；所述鱼身包括第一关节、第二关节和第三关节，鱼身整体使用硅胶套筒包裹；鱼头和鱼身第一关节固定以实现鱼头与鱼身的连接，鱼身与鱼尾通过鱼身第三关节的旋转轴相连，滑翔机构与鱼头通过鱼头内的舵机相连。
2.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述鱼身第一关节通过舵机固定支架和舵机旋转支架与鱼身第二关节进行连接；鱼身第一关节的舵机固定于舵机固定架内，通过舵机的旋转完成机器鱼的转向。
3.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述鱼身第二关节和鱼身第三关节通过旋转轴相连，鱼身第二关节的偏心转盘轴插入鱼身第三关节的u型槽中，将鱼身第二关节电机的旋转运动转换为往复摆动运动。
4.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于：鱼身第三关节的偏心转盘轴插入鱼尾的u型槽中，将鱼身第三关节电机的旋转运动转换为往复摆动运动。
5.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述滑翔机构包括左右两个滑翔翼，由鱼头内舵机的旋转控制滑翔翼的张角。
技术总结