尾鳍面积可变的仿生机器鱼

1.本发明涉及仿生机器人技术领域，特别涉及一种尾鳍面积可变的仿生机器鱼。


背景技术：

2.随着人们对海洋资源的进一步开发，采用螺旋桨推进的水下机器人因其噪声较大、灵活性较差等缺点，无法满足愈加复杂的工作任务需求，与螺旋桨推进方式相比，仿生推进方式有着噪声小、推进效率高、灵活性强等优点，面对愈加复杂的工作任务需求，人们开始探索以仿生推进方式取代螺旋桨推进方式的水下机器人。鱼类作为最为常见的水生生物，一直是研究人员的研究对象之一，通过分析鱼类的形态和运动方式也设计出了各种各样的仿生机器鱼，其中，以摆动尾鳍进行推进的仿生机器鱼较为盛行。尾鳍是鱼类产生推力、控制其姿态和运动方向的重要器官，而尾鳍面积的改变对于鱼类的运动性能有着重要影响，即尾鳍的面积对仿生机器鱼的运动性能具有较大的影响，因此，针对尾鳍面积可变的仿生机器鱼的研究有着重要意义。
3.现有的尾鳍面积可变的仿生机器鱼通常存在以下问题：1.用于改变尾鳍面积的驱动部件安装于尾鳍部位，使得用于改变尾鳍面积的驱动部件需要跟随尾鳍一起摆动，从而增大了尾鳍摆动时的负担，从而使用于驱动尾鳍摆动的驱动部件所需提供的驱动力较大，同时，用于改变尾鳍面积的驱动部件会干扰到尾鳍的摆动动作；2.通过记忆金属驱动尾鳍变形以改变尾鳍的面积，但是，对形状记忆金属的变形进行控制时需要考虑其耦合效应，较为复杂，而且形状记忆金属的变形较慢，当需要尾鳍的面积迅速作出改变时可能无法迅速响应；或者在尾鳍开设窗口并设置遮挡装置，通过改变遮挡装置对窗口的遮挡情况改变尾鳍的面积，但是在尾鳍摆动的过程中，穿过窗口的水流会对尾鳍产生的推力产生一定的影响。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种尾鳍面积可变的仿生机器鱼，能够减小尾鳍摆动时的负担，而且能够减小对尾鳍摆动动作的影响，同时能够较快地改变尾鳍的面积。
5.根据本发明的实施例的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，包括：鱼头；鱼身，所述鱼身连接于所述鱼头，所述鱼身远离所述鱼头的一端为开口结构；尾鳍，所述尾鳍包括主尾鳍和第一可调节副尾鳍，所述第一可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠设置，所述第一可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠的部分相互贴合，所述第一可调节副尾鳍靠近所述鱼身的一端枢接于所述主尾鳍，以使所述第一可调节副尾鳍能够相对所述主尾鳍上下摆动，所述第一可调节副尾鳍相对所述主尾鳍上下摆动时能够改变所述第一可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠部分的面积；第一驱动装置，所述第一驱动装置设置于所述鱼身内部并与所述主尾鳍传动连接，所述第一驱动装置能够驱动所述主尾鳍沿水平方向摆动以带动所述尾鳍沿水平方向摆动；第二驱动装置，所述第二驱动装置设置于所述鱼身内部并与所述第一可调节副尾鳍传
动连接，所述第二驱动装置能够驱动所述第一可调节副尾鳍相对所述主尾鳍上下摆动。
6.根据本发明实施例的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，至少具有如下有益效果：用于驱动所述尾鳍沿水平方向摆动的第一驱动装置以及用于改变所述尾鳍面积的第二驱动装置均设置于所述鱼身内部，即第一驱动装置以及第二驱动装置均与所述尾鳍分开设置，能够减小所述尾鳍摆动时的负担，而且能够减小对所述尾鳍摆动动作的影响，其中，所述尾鳍包括主尾鳍和第一可调节副尾鳍，所述第一可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠设置，所述第一可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠的部分相互贴合，所述第一可调节副尾鳍靠近所述鱼身的一端枢接于所述主尾鳍，通过所述第二驱动装置驱动所述第一可调节副尾鳍相对所述主尾鳍上下摆动时能够改变所述第一可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠部分的面积，从而能够较快地改变所述尾鳍的面积。
7.根据本发明的一些实施例，所述尾鳍还包括第二可调节副尾鳍，所述第二可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠设置，所述第二可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠的部分相互贴合，所述第二可调节副尾鳍靠近所述鱼身的一端枢接于所述主尾鳍，以使所述第二可调节副尾鳍能够相对所述主尾鳍上下摆动，所述第二可调节副尾鳍相对所述主尾鳍上下摆动时能够改变所述第二可调节副尾鳍与所述主尾鳍重叠部分的面积，所述第一可调节副尾鳍枢接于所述主尾鳍的上部，所述第二可调节副尾鳍枢接于所述主尾鳍的下部，所述第二驱动装置能够驱动所述第一可调节副尾鳍和所述第二可调节副尾鳍相对所述主尾鳍相向摆动或者背向摆动。
8.根据本发明的一些实施例，所述第一驱动装置包括第一电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮和支架，所述鱼身内部设置有基座，所述第一电机固定设置于所述基座上，所述第一传动齿轮固定连接于所述第一电机的输出轴，所述支架设置于所述基座上，所述第二传动齿轮可转动地设置于所述支架上并与所述第一传动齿轮相互啮合，所述第二传动齿轮上设置有连接部，所述主尾鳍靠近所述鱼身的一侧固定连接于所述连接部，以使所述第二传动齿轮转动时能够带动所述主尾鳍沿水平方向摆动。
9.根据本发明的一些实施例，所述第二驱动装置包括第二电机、第一摆臂、螺杆、第一限位件、第二限位件和第二摆臂，所述第二电机固定设置于所述基座上，所述第一摆臂的一端固定连接于所述第二电机的输出轴，所述第一摆臂的另一端具有弧形部，所述弧形部上沿其长度方向设置有第一条形通孔，所述螺杆活动穿设于所述第一条形通孔内，所述第一限位件和所述第二限位件均螺纹连接于所述螺杆上，所述弧形部夹置于所述第一限位件和所述第二限位件之间，以使所述第二电机驱动所述第一摆臂摆动时能够带动所述螺杆上下移动，所述第二摆臂的中部枢接于所述主尾鳍和所述第一可调节副尾鳍的枢接处，所述第二摆臂靠近所述鱼身的一端枢接于所述螺杆的上端，以使所述螺杆上下移动时能够带动所述第二摆臂摆动，所述第二摆臂的另一端枢接于所述第一可调节副尾鳍，以使所述第一可调节副尾鳍能够随所述第二摆臂同步摆动，所述第一可调节副尾鳍与所述第二可调节副尾鳍之间设置有连杆组件，以使所述第一可调节副尾鳍相对所述主尾鳍摆动时能够带动所述第二可调节副尾鳍相对所述主尾鳍摆动，所述支架上设置有安装通孔，所述安装通孔内固定设置有轴承，所述第二传动齿轮上设置有安装轴，所述安装轴与所述轴承的内圈过盈配合，所述安装轴上设置有上下贯穿所述安装轴的避让通孔，所述螺杆活动穿设于所述避让通孔内。
10.根据本发明的一些实施例，所述连杆组件包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆的一端枢接于所述第一可调节副尾鳍，所述第三连杆的一端枢接于所述第二可调节副尾鳍，所述第二连杆的中部枢接于所述主尾鳍，所述第二连杆的上端枢接于所述第一连杆的另一端，所述第二连杆的下端枢接于所述第三连杆的另一端。
11.根据本发明的一些实施例，所述第一可调节副尾鳍和所述第二可调节副尾鳍分别位于所述主尾鳍的两侧，所述第一连杆和所述第一可调节副尾鳍位于所述主尾鳍的同一侧，所述第三连杆和所述第二可调节副尾鳍位于所述主尾鳍的同一侧，所述第二连杆包括上部杆体和下部杆体，所述上部杆体和所述第一连杆位于所述主尾鳍的同一侧，所述下部杆体和所述第三连杆位于所述主尾鳍的同一侧，所述上部杆体的下端和所述下部杆体的上端之间固定连接有可转动地穿设于所述主尾鳍上的连接轴。
12.根据本发明的一些实施例，所述第一限位件和所述第二限位件均呈球形。
13.根据本发明的一些实施例，所述第一可调节副尾鳍上对应所述第二摆臂远离所述鱼身的一端间隔设置有至少两个枢接孔。
14.根据本发明的一些实施例，所述第一可调节副尾鳍相对所述主尾鳍向上摆动至极限位置时，所述第一可调节副尾鳍与所述主尾鳍仍处于重叠状态，所述第二可调节副尾鳍相对所述主尾鳍向下摆动至极限位置时，所述第二可调节副尾鳍与所述主尾鳍仍处于重叠状态。
15.根据本发明的一些实施例，所述主尾鳍远离所述鱼身的一端设置有第一限位部和第二限位部，所述第一限位部和所述第二限位部上下间隔设置，所述第一限位部位于所述第二限位部的上方，所述第一限位部朝向所述鱼身的一侧对应所述第一可调节副尾鳍远离所述鱼身的一端设置有上下贯通所述第一限位部的第一限位通槽，所述第一限位通槽能够限制所述第一可调节副尾鳍远离所述鱼身的一端在沿水平方向摆动的过程中脱离所述主尾鳍，所述第二限位部朝向所述鱼身的一侧对应所述第二可调节副尾鳍远离所述鱼身的一端设置有上下贯通所述第二限位部的第二限位通槽，所述第二限位通槽能够限制所述第二可调节副尾鳍远离所述鱼身的一端在沿水平方向摆动的过程中脱离所述主尾鳍。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是本发明实施例的尾鳍面积可变的仿生机器鱼的结构示意图；
19.图2是本发明实施例的尾鳍面积可变的仿生机器鱼中基座、第一驱动装置以及第二驱动装置的分解示意图；
20.图3是图2中a处局部放大示意图；
21.图4是图2所示结构中支架、第二传动齿轮以及轴承的结构示意图；
22.图5是本发明实施例的尾鳍面积可变的仿生机器鱼的部分结构的装配示意图；
23.图6是图5中b处局部放大示意图；
24.图7是图5所示结构中隐藏尾鳍以及连杆组件后的装配示意图；
25.图8是本发明实施例的尾鳍面积可变的仿生机器鱼中第二摆臂、尾鳍以及连杆组件的分解示意图。
26.附图标记：
27.鱼头100、鱼身200、基座210、尾鳍300、主尾鳍310、第一限位部311、第二限位部312、第一可调节副尾鳍320、枢接孔321、第二可调节副尾鳍330、第一电机410、第一传动齿轮420、第二传动齿轮430、连接部431、安装轴432、避让通孔4321、支架440、安装通孔441、第二电机510、第一摆臂520、弧形部521、第一条形通孔522、螺杆530、第一限位件540、第二限位件550、第二摆臂560、插接槽561、第二条形通孔562、螺帽580、枢接轴581、连杆组件600、第一连杆610、第二连杆620、上部杆体621、下部杆体622、第三连杆630、轴承700。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，如果涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。
30.在本发明的描述中，如果出现若干、大于、小于、超过、以上、以下、以内等词，其中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
31.在本发明的描述中，如果出现第一、第二等词，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
32.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
33.参照图1，根据本发明的实施例的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，包括鱼头100、鱼身200、尾鳍300、第一驱动装置和第二驱动装置。
34.鱼头100和鱼身200均为内部具有空腔的壳体结构，鱼头100内部设置有电源以及与电源电性连接的控制元件，具体的，控制元件为主控板，当然，控制元件也可以为plc控制器，在此不作限定，鱼身200连接于鱼头100，鱼身200远离鱼头100的一端为开口结构，尾鳍300包括主尾鳍310和第一可调节副尾鳍320，第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310重叠设置，第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310重叠的部分相互贴合，第一可调节副尾鳍320靠近鱼身200的一端枢接于主尾鳍310，以使第一可调节副尾鳍320能够相对主尾鳍310上下摆动，第一可调节副尾鳍320相对主尾鳍310上下摆动时能够改变第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310重叠部分的面积，第一驱动装置设置于鱼身200内部并与主尾鳍310传动连接，第一驱动装置能够驱动主尾鳍310沿水平方向摆动以带动尾鳍300沿水平方向摆动，第二驱动装置设置于鱼身200内部并与第一可调节副尾鳍320传动连接，第二驱动装置能够驱动第一可调节
副尾鳍320相对主尾鳍310上下摆动，其中，第一驱动装置和第二驱动装置均与鱼头100内的控制元件电性连接。
35.用于驱动尾鳍300沿水平方向摆动的第一驱动装置以及用于改变尾鳍300面积的第二驱动装置均设置于鱼身200内部，即第一驱动装置以及第二驱动装置均与尾鳍300分开设置，能够减小尾鳍300摆动时的负担，而且能够减小对尾鳍300摆动动作的影响，其中，尾鳍300包括主尾鳍310和第一可调节副尾鳍320，第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310重叠设置，第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310重叠的部分相互贴合，第一可调节副尾鳍320靠近鱼身200的一端枢接于主尾鳍310，通过第二驱动装置驱动第一可调节副尾鳍320相对主尾鳍310上下摆动时能够改变第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310重叠部分的面积，从而能够较快地改变尾鳍300的面积。
36.参照图1、图5和图8，在其中的一些实施例中，尾鳍300还包括第二可调节副尾鳍330，第二可调节副尾鳍330与主尾鳍310重叠设置，第二可调节副尾鳍330与主尾鳍310重叠的部分相互贴合，第二可调节副尾鳍330靠近鱼身200的一端枢接于主尾鳍310，以使第二可调节副尾鳍330能够相对主尾鳍310上下摆动，第二可调节副尾鳍330相对主尾鳍310上下摆动时能够改变第二可调节副尾鳍330与主尾鳍310重叠部分的面积，从而能够较快地改变尾鳍300的面积，第一可调节副尾鳍320枢接于主尾鳍310的上部，第二可调节副尾鳍330枢接于主尾鳍310的下部，第二驱动装置能够驱动第一可调节副尾鳍320和第二可调节副尾鳍330相对主尾鳍310相向摆动或者背向摆动，通过增设第二可调节副尾鳍330，与第一可调节副尾鳍320相配合能够增大尾鳍300的面积的可调节范围，同时能够提高尾鳍300的面积的调节速度。
37.参照图2、图4、图5和图7，在其中的一些实施例中，第一驱动装置包括第一电机410、第一传动齿轮420、第二传动齿轮430和支架440，鱼身200内部设置有基座210，第一电机410固定设置于基座210上，具体的，第一电机410通过螺钉固定设置于基座210上，当然，第一电机410也可以通过卡扣结构固定设置于基座210上，在此不作限定，第一传动齿轮420固定连接于第一电机410的输出轴，具体的，第一传动齿轮420通过螺钉固定连接于第一电机410的输出轴，其具体的连接结构为本领域内的公知技术，在此不做赘述，支架440设置于基座210上，第二传动齿轮430可转动地设置于支架440上并与第一传动齿轮420相互啮合，第二传动齿轮430上设置有连接部431，主尾鳍310靠近鱼身200的一侧固定连接于连接部431，以使第二传动齿轮430转动时能够带动主尾鳍310沿水平方向摆动，具体的，主尾鳍310靠近鱼身200的一侧通过螺钉固定连接于连接部431，当然，主尾鳍310靠近鱼身200的一侧也可以通过卡扣结构固定连接于连接部431，在此不作限定。
38.需要说明的是，在另外的一些实施例中，第一电机也可以通过链传动的方式或者皮带传动的方式驱动主尾鳍沿水平方向摆动，在此不作限定。
39.参照图2至图8，在其中的一些实施例中，第二驱动装置包括第二电机510、第一摆臂520、螺杆530、第一限位件540、第二限位件550和第二摆臂560，第二电机510固定设置于基座210上，具体的，第二电机510通过螺钉固定设置于基座210上，当然，第二电机510也可以通过卡接结构固定设置于基座210上，在此不作限定，第一摆臂520的一端固定连接于第二电机510的输出轴，具体的，第一摆臂520通过螺钉固定连接于第一电机410的输出轴，其具体的连接结构为本领域内的公知技术，在此不做赘述，第一摆臂520的另一端具有弧形部
521，弧形部521上沿其长度方向设置有第一条形通孔522，螺杆530活动穿设于第一条形通孔522内，第一限位件540和第二限位件550均螺纹连接于螺杆530上，弧形部521夹置于第一限位件540和第二限位件550之间，以使第二电机510驱动第一摆臂520摆动时能够带动螺杆530上下移动，第二摆臂560的中部枢接于主尾鳍310和第一可调节副尾鳍320的枢接处，第二摆臂560靠近鱼身200的一端枢接于螺杆530的上端，以使螺杆530上下移动时能够带动第二摆臂560摆动，具体的，螺杆530的上端螺纹连接有螺帽580，第二摆臂560靠近鱼身200的一端沿其长度方向设置有长条状的插接槽561，螺帽580插接于插接槽561内，插接槽561的侧壁上设置有第二条形通孔562，螺帽580上设置有插接于第二条形通孔562内的枢接轴581，第二摆臂560的另一端枢接于第一可调节副尾鳍320，以使第一可调节副尾鳍320能够随第二摆臂560同步摆动，第一可调节副尾鳍320与第二可调节副尾鳍330之间设置有连杆组件600，以使第一可调节副尾鳍320相对主尾鳍310摆动时能够带动第二可调节副尾鳍330相对主尾鳍310摆动，支架440上设置有安装通孔441，安装通孔441内固定设置有轴承700，第二传动齿轮430上设置有安装轴432，安装轴432与轴承700的内圈过盈配合，安装轴432上设置有上下贯穿安装轴432的避让通孔4321，螺杆530活动穿设于避让通孔4321内。上述的结构中，第一驱动装置驱动尾鳍300沿水平方向摆动时，螺杆530能够相对第二传动齿轮430以及第一摆臂520转动，其中，第二摆臂560随着螺杆530的转动而摆动，从而使得第一驱动装置与第二驱动装置互不干扰，即尾鳍300的摆动动作以及改变尾鳍300面积的动作互不影响。其中，鱼身200靠近鱼头100的一端为开口结构，基座210通过螺钉固定连接于鱼头100，以使第一电机410和第二电机510能够靠近鱼头100内部的电源和控制元件。
40.需要说明的是，在另外的一些实施例中，第二电机也可以通过蜗轮蜗杆组件驱动螺杆上下移动，在此不作限定。
41.参照图1、图5和图8，在其中的一些实施例中，连杆组件600包括第一连杆610、第二连杆620和第三连杆630，第一连杆610的一端枢接于第一可调节副尾鳍320，第三连杆630的一端枢接于第二可调节副尾鳍330，第二连杆620的中部枢接于主尾鳍310，第二连杆620的上端枢接于第一连杆610的另一端，第二连杆620的下端枢接于第三连杆630的另一端，通过上述结构，使得第一可调节副尾鳍320相对主尾鳍310向上摆动时第二可调节副尾鳍330能够相对主尾鳍310向下摆动、第一可调节副尾鳍320相对主尾鳍310向下摆动时第二可调节副尾鳍330能够相对主尾鳍310向上摆动。其中，通过对连杆组件600中各连杆(第一连杆610、第二连杆620和第三连杆630)的长度尺寸进行不同的设计，能够使得第一可调节副尾鳍320和第二可调节副尾鳍330具有不同的摆动范围，同时还能够使得第一可调节副尾鳍320和第二可调节副尾鳍330非对称式摆动，因此不会对第一可调节副尾鳍320和第二可调节副尾鳍330的具体形状作出要求，而传统的尾鳍的结构形状通常需要受到驱动装置的限制。
42.参照图1、图5和图8，在其中的一些实施例中，第一可调节副尾鳍320和第二可调节副尾鳍330分别位于主尾鳍310的两侧，第一连杆610和第一可调节副尾鳍320位于主尾鳍310的同一侧，第三连杆630和第二可调节副尾鳍330位于主尾鳍310的同一侧，第二连杆620包括上部杆体621和下部杆体622，上部杆体621和第一连杆610位于主尾鳍310的同一侧，下部杆体622和第三连杆630位于主尾鳍310的同一侧，上部杆体621的下端和下部杆体622的上端之间固定连接有可转动地穿设于主尾鳍310上的连接轴(图中未示出)，上述的结构能
够平衡主尾鳍310的两侧的零部件的重量，有利于提高上述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼的平衡性。
43.参照图2、图5和图7，在其中的一些实施例中，第一限位件540和第二限位件550均呈球形，具有导向作用，有利于防止螺杆530沿第一条形通孔522的长度方向相对弧形部521移动时发生卡顿。
44.参照图5和图8，在其中的一些实施例中，第一可调节副尾鳍320上对应第二摆臂560远离鱼身200的一端间隔设置有至少两个枢接孔321，将第二摆臂560远离鱼身200的一端枢接于不同的枢接孔321，可在不改变第二摆臂560的位置的情况下调节第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310之间重叠部分的面积，从而能够在第二摆臂560既有的摆动行程内调节尾鳍300的最大面积和最小面积。
45.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第一可调节副尾鳍320相对主尾鳍310向上摆动至极限位置时，第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310仍处于重叠状态，即第一可调节副尾鳍320与主尾鳍310之间不存在供水流沿水平方向穿过的间隙，第二可调节副尾鳍330相对主尾鳍310向下摆动至极限位置时，第二可调节副尾鳍330与主尾鳍310仍处于重叠状态，即第二可调节副尾鳍330与主尾鳍310之间不存在供水流沿水平方向穿过的间隙，从而有利于减少能够影响尾鳍300摆动时所产生的推力的水流。
46.参照图1、图5和图8，在其中的一些实施例中，主尾鳍310远离鱼身200的一端设置有第一限位部311和第二限位部312，第一限位部311和第二限位部312上下间隔设置，第一限位部311位于第二限位部312的上方，第一限位部311朝向鱼身200的一侧对应第一可调节副尾鳍320远离鱼身200的一端设置有上下贯通第一限位部311的第一限位通槽(图中未示出)，第一限位通槽能够限制第一可调节副尾鳍320远离鱼身200的一端在沿水平方向摆动的过程中因惯性、阻力等因素脱离主尾鳍310，以使第一可调节副尾鳍320能够随主尾鳍310同步摆动，其中，第一限位通槽上下贯通第一限位部311，不会限制第一可调节副尾鳍320相对主尾鳍310上下摆动，第二限位部312朝向鱼身200的一侧对应第二可调节副尾鳍330远离鱼身200的一端设置有上下贯通第二限位部312的第二限位通槽(图中未示出)，第二限位通槽能够限制第二可调节副尾鳍330远离鱼身200的一端在沿水平方向摆动的过程中因惯性、阻力等因素脱离主尾鳍310，以使第二可调节副尾鳍330能够随主尾鳍310同步摆动，其中，第二限位通槽上下贯通第二限位部312，不会限制第二可调节副尾鳍330相对主尾鳍310上下摆动，上述的结构有利于提高尾鳍300整体的稳定性和可靠性。
47.需要说明的是，在其中的一些实施例中，上述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼所涉及的结构中，除了电源、主控板、第一电机410、第二电机510、螺杆530、螺钉、枢接结构等无法采用3d打印或者不适合采用3d打印的零部件以外，其他零部件均采用3d打印的方法制作，无需向用于批量生产零部件的工厂定制上述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼所需的数量较少的零部件，有利于降低制作成本并且有利于缩短制作周期，其中，尾鳍300可以为3d打印的刚性结构，也可以为3d打印的柔性结构，在此不作限定。
48.需要说明的是，上述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼所涉及的结构中，防水密封结构为本领域内的公知技术，在此不做赘述。
49.在本说明书的描述中，如果涉及到“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”以及“一些示例”等参考术语的描述，意指结合该实施例或示例描
述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，包括：鱼头(100)；鱼身(200)，所述鱼身(200)连接于所述鱼头(100)，所述鱼身(200)远离所述鱼头(100)的一端为开口结构；尾鳍(300)，所述尾鳍(300)包括主尾鳍(310)和第一可调节副尾鳍(320)，所述第一可调节副尾鳍(320)与所述主尾鳍(310)重叠设置，所述第一可调节副尾鳍(320)与所述主尾鳍(310)重叠的部分相互贴合，所述第一可调节副尾鳍(320)靠近所述鱼身(200)的一端枢接于所述主尾鳍(310)，以使所述第一可调节副尾鳍(320)能够相对所述主尾鳍(310)上下摆动，所述第一可调节副尾鳍(320)相对所述主尾鳍(310)上下摆动时能够改变所述第一可调节副尾鳍(320)与所述主尾鳍(310)重叠部分的面积；第一驱动装置，所述第一驱动装置设置于所述鱼身(200)内部并与所述主尾鳍(310)传动连接，所述第一驱动装置能够驱动所述主尾鳍(310)沿水平方向摆动以带动所述尾鳍(300)沿水平方向摆动；第二驱动装置，所述第二驱动装置设置于所述鱼身(200)内部并与所述第一可调节副尾鳍(320)传动连接，所述第二驱动装置能够驱动所述第一可调节副尾鳍(320)相对所述主尾鳍(310)上下摆动。2.如权利要求1所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述尾鳍(300)还包括第二可调节副尾鳍(330)，所述第二可调节副尾鳍(330)与所述主尾鳍(310)重叠设置，所述第二可调节副尾鳍(330)与所述主尾鳍(310)重叠的部分相互贴合，所述第二可调节副尾鳍(330)靠近所述鱼身(200)的一端枢接于所述主尾鳍(310)，以使所述第二可调节副尾鳍(330)能够相对所述主尾鳍(310)上下摆动，所述第二可调节副尾鳍(330)相对所述主尾鳍(310)上下摆动时能够改变所述第二可调节副尾鳍(330)与所述主尾鳍(310)重叠部分的面积，所述第一可调节副尾鳍(320)枢接于所述主尾鳍(310)的上部，所述第二可调节副尾鳍(330)枢接于所述主尾鳍(310)的下部，所述第二驱动装置能够驱动所述第一可调节副尾鳍(320)和所述第二可调节副尾鳍(330)相对所述主尾鳍(310)相向摆动或者背向摆动。3.如权利要求2所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述第一驱动装置包括第一电机(410)、第一传动齿轮(420)、第二传动齿轮(430)和支架(440)，所述鱼身(200)内部设置有基座(210)，所述第一电机(410)固定设置于所述基座(210)上，所述第一传动齿轮(420)固定连接于所述第一电机(410)的输出轴，所述支架(440)设置于所述基座(210)上，所述第二传动齿轮(430)可转动地设置于所述支架(440)上并与所述第一传动齿轮(420)相互啮合，所述第二传动齿轮(430)上设置有连接部(431)，所述主尾鳍(310)靠近所述鱼身(200)的一侧固定连接于所述连接部(431)，以使所述第二传动齿轮(430)转动时能够带动所述主尾鳍(310)沿水平方向摆动。4.如权利要求3所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述第二驱动装置包括第二电机(510)、第一摆臂(520)、螺杆(530)、第一限位件(540)、第二限位件(550)和第二摆臂(560)，所述第二电机(510)固定设置于所述基座(210)上，所述第一摆臂(520)的一端固定连接于所述第二电机(510)的输出轴，所述第一摆臂(520)的另一端具有弧形部(521)，所述弧形部(521)上沿其长度方向设置有第一条形通孔(522)，所述螺杆(530)活动穿设于所述第一条形通孔(522)内，所述第一限位件(540)和所述第二限位件(550)均螺纹连接于
所述螺杆(530)上，所述弧形部(521)夹置于所述第一限位件(540)和所述第二限位件(550)之间，以使所述第二电机(510)驱动所述第一摆臂(520)摆动时能够带动所述螺杆(530)上下移动，所述第二摆臂(560)的中部枢接于所述主尾鳍(310)和所述第一可调节副尾鳍(320)的枢接处，所述第二摆臂(560)靠近所述鱼身(200)的一端枢接于所述螺杆(530)的上端，以使所述螺杆(530)上下移动时能够带动所述第二摆臂(560)摆动，所述第二摆臂(560)的另一端枢接于所述第一可调节副尾鳍(320)，以使所述第一可调节副尾鳍(320)能够随所述第二摆臂(560)同步摆动，所述第一可调节副尾鳍(320)与所述第二可调节副尾鳍(330)之间设置有连杆组件(600)，以使所述第一可调节副尾鳍(320)相对所述主尾鳍(310)摆动时能够带动所述第二可调节副尾鳍(330)相对所述主尾鳍(310)摆动，所述支架(440)上设置有安装通孔(441)，所述安装通孔(441)内固定设置有轴承(700)，所述第二传动齿轮(430)上设置有安装轴(432)，所述安装轴(432)与所述轴承(700)的内圈过盈配合，所述安装轴(432)上设置有上下贯穿所述安装轴(432)的避让通孔(4321)，所述螺杆(530)活动穿设于所述避让通孔(4321)内。5.如权利要求4所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述连杆组件(600)包括第一连杆(610)、第二连杆(620)和第三连杆(630)，所述第一连杆(610)的一端枢接于所述第一可调节副尾鳍(320)，所述第三连杆(630)的一端枢接于所述第二可调节副尾鳍(330)，所述第二连杆(620)的中部枢接于所述主尾鳍(310)，所述第二连杆(620)的上端枢接于所述第一连杆(610)的另一端，所述第二连杆(620)的下端枢接于所述第三连杆(630)的另一端。6.如权利要求5所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述第一可调节副尾鳍(320)和所述第二可调节副尾鳍(330)分别位于所述主尾鳍(310)的两侧，所述第一连杆(610)和所述第一可调节副尾鳍(320)位于所述主尾鳍(310)的同一侧，所述第三连杆(630)和所述第二可调节副尾鳍(330)位于所述主尾鳍(310)的同一侧，所述第二连杆(620)包括上部杆体(621)和下部杆体(622)，所述上部杆体(621)和所述第一连杆(610)位于所述主尾鳍(310)的同一侧，所述下部杆体(622)和所述第三连杆(630)位于所述主尾鳍(310)的同一侧，所述上部杆体(621)的下端和所述下部杆体(622)的上端之间固定连接有可转动地穿设于所述主尾鳍(310)上的连接轴。7.如权利要求4所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述第一限位件(540)和所述第二限位件(550)均呈球形。8.如权利要求4所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述第一可调节副尾鳍(320)上对应所述第二摆臂(560)远离所述鱼身(200)的一端间隔设置有至少两个枢接孔(321)。9.如权利要求2所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述第一可调节副尾鳍(320)相对所述主尾鳍(310)向上摆动至极限位置时，所述第一可调节副尾鳍(320)与所述主尾鳍(310)仍处于重叠状态，所述第二可调节副尾鳍(330)相对所述主尾鳍(310)向下摆动至极限位置时，所述第二可调节副尾鳍(330)与所述主尾鳍(310)仍处于重叠状态。10.如权利要求2所述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼，其特征在于，所述主尾鳍(310)远离所述鱼身(200)的一端设置有第一限位部(311)和第二限位部(312)，所述第一限位部(311)和所述第二限位部(312)上下间隔设置，所述第一限位部(311)位于所述第二限位部
(312)的上方，所述第一限位部(311)朝向所述鱼身(200)的一侧对应所述第一可调节副尾鳍(320)远离所述鱼身(200)的一端设置有上下贯通所述第一限位部(311)的第一限位通槽，所述第一限位通槽能够限制所述第一可调节副尾鳍(320)远离所述鱼身(200)的一端在沿水平方向摆动的过程中脱离所述主尾鳍(310)，所述第二限位部(312)朝向所述鱼身(200)的一侧对应所述第二可调节副尾鳍(330)远离所述鱼身(200)的一端设置有上下贯通所述第二限位部(312)的第二限位通槽，所述第二限位通槽能够限制所述第二可调节副尾鳍(330)远离所述鱼身(200)的一端在沿水平方向摆动的过程中脱离所述主尾鳍(310)。

技术总结
本发明公开了一种尾鳍面积可变的仿生机器鱼，包括：鱼头；鱼身，鱼身连接于鱼头；尾鳍，包括重叠设置的主尾鳍和第一可调节副尾鳍，第一可调节副尾鳍与主尾鳍重叠的部分相互贴合，第一可调节副尾鳍靠近鱼身的一端枢接于主尾鳍，以使第一可调节副尾鳍能够相对主尾鳍上下摆动；第一驱动装置，设于鱼身内部并与主尾鳍传动连接，第一驱动装置能够驱动主尾鳍沿水平方向摆动以带动尾鳍沿水平方向摆动；第二驱动装置，设于鱼身内部并与第一可调节副尾鳍传动连接，第二驱动装置能够驱动第一可调节副尾鳍相对主尾鳍上下摆动。上述的尾鳍面积可变的仿生机器鱼能够减小尾鳍摆动时的负担，而且能够减小对尾鳍摆动动作的影响，同时能够较快地改变尾鳍的面积。变尾鳍的面积。变尾鳍的面积。


技术研发人员：钟勇 陈冠文 王康正
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/6/28