仿生机器企鹅

1.本发明涉及仿生机器人技术领域，尤其涉及一种仿生机器企鹅。


背景技术：

2.海洋占地球表面积的70.8％，海洋中含有各种各样的丰富资源。随着科学技术的发展，现有的许多人工智能机器人能够在陆地上解决一些人类所不能处理的问题，但是在进行深海探测时，这些机器人则会受到限制。
3.近年来，随着以海底勘测、取样以及海底作业等为代表的海洋开发工作的开展，并基于对复杂的海洋环境和人工操作安全性的充分考虑，自主水下航行器(autonomous underwater vehicle，简称auv)得到了进一步地发展。
4.相关技术中，传统的自主水下航行器大多采用螺旋桨作为推进器，这些自主水下航行器虽然具有足够的推力，但是隐蔽性较差，运行效率低，而且其产生的尾迹会对海洋环境造成较大的破坏。另一方面，仿生水下机器人通过模仿真实海洋生物的外形、游动原理和游动模式，运动方式丰富而灵活，获得了较强的环境适应能力并且机动性强、反应灵敏高效，这使其在复杂的海洋环境中执行任务时更具优势。
5.然而，现有的仿生机器人，例如仿生鱼，其仿生游动模式中需要消耗大量的能源，在真实的海洋环境中，容易受到能源供给的限制，导致续航不足。


技术实现要素：

6.本发明提供一种仿生机器企鹅，用以解决现有技术中仿生机器人在海洋执行任务时续航不足的缺陷。
7.本发明提供一种仿生机器企鹅，包括：
8.躯体，所述躯体至少部分地仿照生物企鹅的躯体进行构造；
9.鳍状肢机构，所述鳍状肢机构的数量为两个，两个所述鳍状肢机构对称地设置在所述躯体的左右两侧；
10.尾鳍机构，所述尾鳍机构连接至所述躯体的尾端；
11.吸排水机构，所述吸排水机构设置在所述躯体的内部，所述吸排水机构用于将所述躯体外部的水吸收至所述躯体内部，并将所述躯体内部的水排放至所述躯体外部；
12.重心调节机构，所述重心调节机构设置在所述躯体的内部，所述重心调节机构用于改变所述仿生机器企鹅的重心位置。
13.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述吸排水机构位于所述躯体的前端，所述躯体的前端设置有开口，所述吸排水机构经由所述开口连通至所述躯体的外部。
14.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述吸排水机构包括：储水仓、活塞和驱动组件，所述储水仓的一端连通至所述开口，所述活塞设置在所述储水仓中，所述驱动组件连接至所述活塞并能够驱动所述活塞在所述储水仓中移动。
15.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述驱动组件包括：齿条结构、齿轮结构和
吸排水舵机，所述齿轮结构连接至所述吸排水舵机的输出端，所述吸排水舵机能够驱动所述齿轮结构转动，所述齿条结构的一端连接至所述活塞，另一端与所述齿轮结构相啮合。
16.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述重心调节机构包括：配重块和移动组件，所述配重块连接至所述移动组件，所述移动组件能够驱动所述配重块在所述躯体的内部移动。
17.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述移动组件包括：安装座、主动轮、从动轮、传动带和重心调节舵机，所述主动轮和所述从动轮均可转动地连接至所述安装座，所述传动带连接在所述主动轮和所述从动轮之间，所述配重块固定连接至所述传动带，所述重心调节舵机连接至所述主动轮并能够驱动所述主动轮转动。
18.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述重心调节机构位于所述吸排水机构的上方。
19.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述鳍状肢机构包括：舵机组件、传动轴和仿生鳍状肢，所述舵机组件设置在所述躯体的内部，所述仿生鳍状肢设置在所述躯体的外部，所述仿生鳍状肢经由所述传动轴与所述舵机组件连接，所述舵机组件用于驱动所述仿生鳍状肢运动。
20.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述舵机组件包括：纵置舵机、横置舵机和轴向舵机，所述纵置舵机、所述横置舵机和所述轴向舵机依次连接，所述轴向舵机经由所述传动轴与所述仿生鳍状肢连接，所述纵置舵机、所述横置舵机和所述轴向舵机各自的输出轴的轴向方向均相互垂直。
21.根据本发明提供的一种仿生机器企鹅，所述尾鳍机构包括：尾部舵机和仿生尾鳍，所述尾部舵机设置在所述躯体的内部，所述仿生尾鳍设置在所述躯体的外部，所述尾部舵机与所述仿生尾鳍连接，所述尾部舵机用于驱动所述仿生尾鳍往复运动。
22.本发明中的仿生机器企鹅，包括躯体、鳍状肢机构、尾鳍机构、吸排水机构和重心调节机构，其中，吸排水机构和重心调节机构能够调节仿生机器企鹅在海水中浮力和重心位置，使得该仿生机器企鹅能够实现滑翔运动，其采用浮力驱动的运动方式，消耗能量较少，续航能力强。鳍状肢机构和尾鳍机构能够较高程度地还原生物企鹅的运动模式，能够保证该仿生机器企鹅在海水中的游动速度，同时，通过鳍状肢机构和尾鳍机构之间的配合动作，能够让该仿生机器企鹅在海水中实现横滚、偏航、俯仰姿态的调整，具有较高的灵活性。此外，该仿生机器企鹅可以采用模块化的设计方式，方便拆装与维护。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是根据本发明的一个实施方式中的仿生机器企鹅的结构示意图；
25.图2是根据本发明的一个实施方式中的仿生机器企鹅中吸排水机构的结构示意图；
26.图3是根据本发明的一个实施方式中的仿生机器企鹅中重心调节机构的结构示意
图；
27.图4是根据本发明的一个实施方式中的仿生机器企鹅中鳍状肢机构的结构示意图；
28.图5是根据本发明的一个实施方式中的仿生机器企鹅中尾鳍机构的结构示意图。
29.附图标记：
30.10、躯体；20、鳍状肢机构；21、传动轴；22、仿生鳍状肢；23、纵置舵机；24、横置舵机；25、轴向舵机；30、尾鳍机构；31、尾部舵机；32、仿生尾鳍；33、u型定位座；40、吸排水机构；41、储水仓；42、活塞；43、齿条结构；44、齿轮结构；45、吸排水舵机；50、重心调节机构；51、配重块；52、安装座；53、主动轮；54、从动轮；55、传动带；56、重心调节舵机。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.相关研究中，水下滑翔器可以利用净浮力实现上升或者下潜，能够实现低能耗，使得水下滑翔器在海洋中连续工作数月甚至数年的技术需求得以实现。为了增强仿生水下机器人平台的续航能力，研究人员发现可以将水下滑翔器的浮力驱动机制引入到了仿生水下机器人平台上，使得仿生水下机器人平台具备仿生游动和滑翔两种运动模态，以提高其实用性。
33.仿生水下机器人包括以企鹅为仿生对象而研发的仿生企鹅，仿生企鹅具有高机动、低扰动等特点，以及丰富灵活的运动方式，其受到了广泛的关注。
34.总体来说，仿生企鹅具备滑翔模态和游动模态，其中，游动模态又分为身体、尾鳍模式(body and/or caudal fin，简称bcf)和中间鳍、对鳍模式(median and/or paired fin，简称mpf)。通过结合丰富的运动模态，企鹅可以完成各式各样的动作，更加适用于在各类复杂的水下场景完成任务。
35.在根据本发明的一个实施方式中，提供了一种仿生机器企鹅，该仿生机器企鹅包括：躯体、鳍状肢机构、尾鳍机构、吸排水机构和重心调节机构，吸排水机构能够将外部的液态水吸收至仿生机器企鹅的躯体内部，也能够将仿生机器企鹅躯体内部的液态水排放至外部，从而调整整个仿生机器企鹅的重量，进而调整仿生机器企鹅在海水中的净浮力，重心调节机构可以调节整个仿生机器企鹅的重心位置，鳍状肢机构和尾鳍机构能够调整仿生机器企鹅在海水中的偏航角和滑翔角，使得该仿生机器企鹅能够在海洋中实现滑翔运动。而且鳍状肢机构和尾鳍机构能够分别进行往复运动，从而也可以使得该仿生机器企鹅在海水中游动。以下结合图1至图5所示进一步地描述本实施方式中的仿生机器企鹅。
36.如图1所示，本实施方式中的仿生机器企鹅包括：躯体10、鳍状肢机构20、尾鳍机构30、吸排水机构40和重心调节机构50。
37.其中，躯体10至少部分地仿照生物企鹅的躯体进行构造。
38.可以理解，在本实施方式中，仿生机器企鹅的躯体10可以按照企鹅的体型和骨骼特征进行仿生设计，其具有流线型的外形，在水中游动时可以有效地减少游动阻力。而且，
仿生机器企鹅的躯体的内部形成有空腔，以用于容纳各种电器部件。
39.可选地，躯体10的硬质外壳部分可以由聚甲醛工程塑料(pom)制作而成，以增强耐压能力，提高仿生机器企鹅的下潜深度。
40.鳍状肢机构20的数量为两个，两个鳍状肢机构20对称地设置在躯体10的左右两侧。尾鳍机构30连接至躯体10的尾端。
41.可以理解，在本实施方式中，两个鳍状肢机构20对应于企鹅的两个鳍状前肢。而且，鳍状肢机构20具有多个自由度，其能够实现往复运动，从而方便该仿生机器企鹅在水中进行移动。
42.相应地，尾鳍机构30对应于企鹅的脚部。而且，尾鳍机构30也能够实现往复运动，也可以方便该仿生机器企鹅在水中进行移动。
43.在本实施方式中，鳍状肢机构20和尾鳍机构30共同形成仿生机器企鹅的游动模块。当仿生机器企鹅置于海水中并且需要游动时，鳍状肢机构20和尾鳍机构30可以共同进行运动，从而方便让该仿生机器企鹅可以在海水中进行移动。
44.吸排水机构40设置在躯体10的内部，吸排水机构40用于将躯体10外部的水吸收至躯体10内部，并将躯体10内部的水排放至躯体10外部。重心调节机构50设置在躯体10的内部，重心调节机构50用于改变仿生机器企鹅的重心位置。
45.可以理解，在本实施方式中，吸排水机构40能够通过吸收和排放液态水进行调整整个仿生机器企鹅的重量，从而改变仿生机器企鹅在海水中的浮力，进而方便仿生机器企鹅在海水中进行上浮和下潜运动。重心调节机构50能够改变仿生机器企鹅的重心位置，从而改变仿生机器企鹅在海水中的姿势，进而调节仿生企鹅在海水中的滑翔角。
46.在本实施方式中，吸排水机构40和重心调节机构50共同形成仿生机器企鹅的滑翔模块。当仿生机器企鹅置于海水中并且需要上浮或者下潜时，吸排水机构40和重心调节机构50可以分别调节仿生机器企鹅的净浮力和姿势，从而方便让该仿生机器企鹅可以在海水中进行移动。
47.在实际应用中，对于本实施方式中的仿生机器企鹅而言，当该仿生机器企鹅置于海水中并且需要上浮或者下潜时，吸排水机构40可以通过吸收和排放海水调整整个仿生机器企鹅在海水中的重量，以调节净浮力，从而控制其上升或者下降，重心调节机构50可以调节仿生机器企鹅的重心位置，进而改变该仿生机器企鹅在海水中的姿势，以调节滑翔角，从而控制其上升或者下降的速度，两个鳍状肢机构20也可以通过往复运动或者非对称运动调整仿生机器企鹅的偏航角和滑翔角，尾鳍机构30可以通过改变预定角度实现对仿生机器企鹅偏航角的调整。此外，当该仿生机器企鹅置于海水中并且需要游动时，两个鳍状肢机构20和尾鳍机构30可以配合运动，以使得该仿生机器企鹅能够在海水中游动。
48.由此，相比传统的基于仿生游动模式的仿生机器人，本实施方式中的仿生机器企鹅能够通过改变其自身的浮力和滑翔角在海水中上升或者下降，由于其利用净浮力驱动升降，能够有效地减少能源的消耗，提升续航能力，可以在海洋中连续工作数月甚至数年。而且，鳍状肢机构20和尾鳍机构30能够配合运动，可以保证该仿生机器企鹅能够在海水中游动。
49.进一步地，吸排水机构40位于躯体10的前端，躯体10的前端设置有开口，吸排水机构40经由开口连通至躯体10的外部。
50.在本实施方式中，以企鹅站立时的状态特征为参考，该仿生机器企鹅的躯体10在企鹅的高度方向上具有前端和尾端，吸排水机构40即位于躯体10的前端，尾鳍机构30连接至躯体10的尾端。
51.而且，躯体10外部的液态水能够经由躯体10前端的开口进入躯体10内部的吸排水机构40中，从而可以保证液态水能够及时地进入吸排水机构40中，进而有效地调节仿生机器企鹅的整体重量。
52.进一步地，为了有效地调节仿生机器企鹅的浮力，如图2所示，在本实施方式中，吸排水机构40包括：储水仓41、活塞42和驱动组件，储水仓41的一端连通至开口，活塞42设置在储水仓41中，驱动组件连接至活塞42并能够驱动活塞42在储水仓41中移动。
53.可以理解，活塞42能够在驱动组件的推动下在储水仓41中移动，从而改变储水仓41中用于容纳液态水的容纳空间。
54.示例性地，当该仿生机器企鹅置于海水中后，海水能够经由躯体10的前端的开口进入储水仓41中。此时，如果需要让该仿生机器企鹅下潜，则可以驱动活塞42朝向远离开口的方向移动，以增大储水仓41中液态水的容纳空间，例如在图2中控制活塞42向右移动，让更多的海水进入储水仓41中，从而使得整个仿生机器企鹅的重量增大，进而让仿生机器企鹅下潜。相应地，如果需要让该仿生机器企鹅上升，则可以驱动活塞42朝向靠近开口的方向移动，减少储水仓41中液态水的容纳空间，例如在图2中控制活塞42向左移动，让储水仓41中的海水排放至躯体10外部，从而使得整个仿生机器企鹅的重量减小，进而让仿生机器企鹅上升。
55.具体地，驱动组件包括：齿条结构43、齿轮结构44和吸排水舵机45，齿轮结构44连接至吸排水舵机45的输出端，吸排水舵机45能够驱动齿轮结构44转动，齿条结构43的一端连接至活塞42，另一端与齿轮结构44相啮合。
56.示例性地，在本实施方式中，如图2所示，当吸排水舵机45驱动齿轮结构44顺时针方向转动时，可以让齿条结构43向左移动，从而驱动活塞42向左移动。当吸排水舵机45驱动齿轮结构44逆时针方向转动时，可以让齿条结构43向右移动，从而驱动活塞42向右移动。而且，当吸排水舵机45停止运行时，借助齿轮结构44和齿条结构43之间的啮合可以对活塞42的位置进行有效地限位，从而使得储水仓41能够承受足够压力的液态水。
57.可选地，吸排水舵机45可以为电动舵机，其能够驱动齿轮结构44转动。
58.当然，在其他实施方式中，驱动组件还可以为其他结构来驱动活塞移动，例如，驱动组件可以为气缸，气缸的输出端可以连接至活塞，通过改变气缸输出端的伸出位置，可以调节活塞在储水仓中的位置。
59.进一步地，为了有效地调节仿生机器企鹅的重心位置，重心调节机构50包括：配重块51和移动组件，配重块51连接至移动组件，移动组件能够驱动配重块51在躯体10的内部移动。
60.具体而言，如图3所示，移动组件包括：安装座52、主动轮53、从动轮54、传动带55和重心调节舵机56，主动轮53和从动轮54均可转动地连接至安装座52，传动带55连接在主动轮53和从动轮54之间，配重块51固定连接至传动带55，重心调节舵机56连接至主动轮53并能够驱动主动轮53转动。
61.示例性地，安装座52可以固定设置在躯体10的内部，传动带55可以沿躯体10的长
度方向延伸设置，例如，传动带55可以从躯体10的前端朝向尾端的方向延伸设置。
62.在实际使用中，当该仿生机器企鹅置于海水中后，该仿生机器企鹅可以处于直立的初始状态。如果需要让该仿生机器企鹅以倾斜向上的姿势上浮，则可以使得重心调节舵机56驱动主动轮53转动，让配重块51靠近躯体10的尾部，此时，仿生机器企鹅的头部较轻，尾部较重，仿生机器企鹅将会处于倾斜向上的状态，之后，通过调节该仿生机器企鹅的浮力，可以控制其上浮。如果需要让该仿生机器企鹅以倾斜向下的姿势下潜，则可以使得重心调节舵机56驱动主动轮53转动，让配重块51靠近躯体10的头部，此时，仿生机器企鹅的头部较重，尾部较轻，仿生机器企鹅将会处于倾斜向下的状态，之后，通过调节该仿生机器企鹅的浮力，可以控制其下潜。
63.可选地，重心调节舵机56可以为电动舵机，其能够驱动主动轮53转动。
64.当然，在其他实施方式中，移动组件还可以为其他结构来改变配重块的位置，例如，驱动组件可以为气缸，配重块51可以设置在气缸的输出端，通过改变气缸输出端的伸出位置，可以调整配重块51在躯体10中的位置。
65.示例性地，在本实施方式中，配重块51具有一定的重量，移动组件可以改变配重块51在躯体10中的位置，进而调节仿生机器企鹅的重心位置，例如，配重块51可以由钨合金构造而成。
66.进一步地，为了方便调节整个仿生机器企鹅的浮力和重心位置，重心调节机构50可以位于吸排水机构40的上方。
67.在本实施方式中，鳍状肢机构20对称设置在躯体10的左右两侧，该两个鳍状肢机构20能够调整仿生机器企鹅的偏航角和滑翔角。
68.具体而言，鳍状肢机构20包括：舵机组件、传动轴21和仿生鳍状肢22，舵机组件设置在躯体10的内部，仿生鳍状肢22设置在躯体10的外部，仿生鳍状肢22经由传动轴21与舵机组件连接，舵机组件用于驱动仿生鳍状肢22运动。
69.可以理解，如图1所示，两个仿生鳍状肢22对称的设置在躯体10的左右两侧，该两个仿生鳍状肢22能够在舵机组件的驱动作用下进行多个自由度运动，从而使得该仿生机器企鹅能够做前进、转弯和后退运动。并且，该两个仿生鳍状肢22能够进行非对称运动从而调整仿生机器企鹅的偏航角和滑翔角。
70.在一个具体的实施例中，如图4所示，舵机组件包括：纵置舵机23、横置舵机24和轴向舵机25，纵置舵机23、横置舵机24和轴向舵机25依次连接，轴向舵机25经由传动轴21与仿生鳍状肢22连接，纵置舵机23、横置舵机24和轴向舵机25各自输出轴的轴向方向均相互垂直。
71.示例性地，以企鹅站立时的状态特征为参考，从躯体10的前端到尾端的方向为x轴方向，从躯体10的左侧到右侧的方向为y轴方向，从躯体10的胸部到背部的方向为z轴方向，x轴、y轴和z轴依次相互垂直。在本实施方式中，纵置舵机23的输出轴的轴向方向与x轴方向平行，横置舵机24的输出轴的轴向方向与z轴方向平行，轴向舵机25的输出轴的轴向方向与y轴方向平行。由此，在纵置舵机23、横置舵机24和轴向舵机25的相互配合作用下，能够使得仿生鳍状肢22实现三自由度运动，进而更加准确有效地调整仿生机器企鹅的偏航角和滑翔角。
72.在本实施方式的鳍状肢机构20中，仿生鳍状肢22能够借助舵机组件从鳍状肢攻
角-90度到90度的范围内往复运动，而且两个鳍状肢机构20相互独立，能够让仿生机器企鹅在海水中实现俯仰、横滚运动，当两个仿生鳍状肢22的攻角同向时，可以让仿生机器企鹅做俯仰运动，当两个仿生鳍状肢22的攻角反向时，可以让仿生机器企鹅做横滚运动。
73.可以理解，通过上述设置方式，可以使得仿生鳍状肢能够在海水中近似模拟生物企鹅胸鳍的扑翼运动，方便该仿生机器企鹅在海水中游动。
74.可选地，纵置舵机23、横置舵机24和轴向舵机25均为电动舵机，其各自的输出轴能够分别进行转动。
75.在本实施方式中，尾鳍机构30设置在躯体10的尾端，尾鳍机构30能够调整仿生机器企鹅的偏航角。
76.具体而言，尾鳍机构30包括：尾部舵机31和仿生尾鳍32，尾部舵机31设置在躯体10的内部，仿生尾鳍32设置在躯体10的外部，尾部舵机31与仿生尾鳍32连接，尾部舵机31用于驱动仿生尾鳍32往复运动。
77.为了实现仿生尾鳍的往复运动，在一个具体的实施例中，如图5所示，尾鳍机构30还包括u型定位座33，尾部舵机31和u型定位座33均与躯体10固定连接，u型定位座33的凹槽内设置有转动轴，转动轴的两端分别可转动地连接至u型定位座33中相对的两个支撑板，仿生尾鳍32与转动轴固定连接，尾部舵机31的输出轴经由齿轮传动与转动轴连接。
78.由此，当尾部舵机31的输出轴驱动转动轴往复转动时，则可以驱动仿生尾鳍32往复运动。
79.可以理解，通过上述设置方式，可以使得仿生尾鳍能够在海水中近似模拟生物企鹅尾鳍的摆动运动，方便该仿生机器企鹅在海水中游动。
80.此外，为了提高整个仿生机器企鹅的防水性能，避免外部的海水经由鳍状肢机构20和尾鳍机构30进入躯体10的内部，本实施方式中的仿生机器企鹅可以采用斯特封动密封技术实现防水密封。相比于传统的防水蒙皮包裹密封，当输出轴在旋转运动的过程中，由于输出轴与机壳之间存在间隙，可能会导致泄漏，且介质压力越高、轴的转速越高，越容易产生泄漏，借助斯特封动密封技术中的o形密封圈与聚四氟乙烯滑环的组合密封，可以有效地提高输出轴位置的防水密封性能。
81.由此可见，本实施方式中的仿生机器企鹅具有以下优点：
82.本实施方式中的仿生机器企鹅，包括躯体、鳍状肢机构、尾鳍机构、吸排水机构和重心调节机构，其中，吸排水机构和重心调节机构能够调节仿生机器企鹅在海水中浮力和重心位置，使得该仿生机器企鹅能够实现滑翔运动，其采用浮力驱动的运动方式，消耗能量较少，续航能力强。鳍状肢机构和尾鳍机构能够较高程度地还原生物企鹅的运动模式，能够保证该仿生机器企鹅在海水中的游动速度，同时，通过鳍状肢机构和尾鳍机构之间的配合动作，能够让该仿生机器企鹅在海水中实现横滚、偏航、俯仰姿态的调整，具有较高的灵活性。此外，该仿生机器企鹅可以采用模块化的设计方式，方便拆装与维护。
83.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
84.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种仿生机器企鹅，其特征在于，包括：躯体，所述躯体至少部分地仿照生物企鹅的躯体进行构造；鳍状肢机构，所述鳍状肢机构的数量为两个，两个所述鳍状肢机构对称地设置在所述躯体的左右两侧；尾鳍机构，所述尾鳍机构连接至所述躯体的尾端；吸排水机构，所述吸排水机构设置在所述躯体的内部，所述吸排水机构用于将所述躯体外部的水吸收至所述躯体内部，并将所述躯体内部的水排放至所述躯体外部；重心调节机构，所述重心调节机构设置在所述躯体的内部，所述重心调节机构用于改变所述仿生机器企鹅的重心位置。2.根据权利要求1所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述吸排水机构位于所述躯体的前端，所述躯体的前端设置有开口，所述吸排水机构经由所述开口连通至所述躯体的外部。3.根据权利要求2所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述吸排水机构包括：储水仓、活塞和驱动组件，所述储水仓的一端连通至所述开口，所述活塞设置在所述储水仓中，所述驱动组件连接至所述活塞并能够驱动所述活塞在所述储水仓中移动。4.根据权利要求3所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述驱动组件包括：齿条结构、齿轮结构和吸排水舵机，所述齿轮结构连接至所述吸排水舵机的输出端，所述吸排水舵机能够驱动所述齿轮结构转动，所述齿条结构的一端连接至所述活塞，另一端与所述齿轮结构相啮合。5.根据权利要求1所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述重心调节机构包括：配重块和移动组件，所述配重块连接至所述移动组件，所述移动组件能够驱动所述配重块在所述躯体的内部移动。6.根据权利要求5所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述移动组件包括：安装座、主动轮、从动轮、传动带和重心调节舵机，所述主动轮和所述从动轮均可转动地连接至所述安装座，所述传动带连接在所述主动轮和所述从动轮之间，所述配重块固定连接至所述传动带，所述重心调节舵机连接至所述主动轮并能够驱动所述主动轮转动。7.根据权利要求1所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述重心调节机构位于所述吸排水机构的上方。8.根据权利要求1所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述鳍状肢机构包括：舵机组件、传动轴和仿生鳍状肢，所述舵机组件设置在所述躯体的内部，所述仿生鳍状肢设置在所述躯体的外部，所述仿生鳍状肢经由所述传动轴与所述舵机组件连接，所述舵机组件用于驱动所述仿生鳍状肢运动。9.根据权利要求8所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述舵机组件包括：纵置舵机、横置舵机和轴向舵机，所述纵置舵机、所述横置舵机和所述轴向舵机依次连接，所述轴向舵机经由所述传动轴与所述仿生鳍状肢连接，所述纵置舵机、所述横置舵机和所述轴向舵机各自的输出轴的轴向方向均相互垂直。10.根据权利要求1所述的仿生机器企鹅，其特征在于，所述尾鳍机构包括：尾部舵机和仿生尾鳍，所述尾部舵机设置在所述躯体的内部，所述仿生尾鳍设置在所述躯体的外部，所述尾部舵机与所述仿生尾鳍连接，所述尾部舵机用于驱动所述仿生尾鳍往复运动。

技术总结
本发明提供一种仿生机器企鹅，涉及仿生机器人技术领域，包括：躯体、鳍状肢机构、尾鳍机构、吸排水机构和重心调节机构。躯体至少部分地仿照生物企鹅的躯体进行构造；鳍状肢机构的数量为两个，两个鳍状肢机构对称地设置在躯体的左右两侧；尾鳍机构连接至躯体的尾端；吸排水机构设置在躯体的内部，吸排水机构用于将躯体外部的水吸收至躯体内部，并将躯体内部的水排放至躯体外部；重心调节机构设置在躯体的内部，重心调节机构用于改变仿生机器企鹅的重心位置。由此，使得该仿生机器企鹅能够在海水中实现滑翔运动，其采用浮力驱动的运动方式，消耗能量较少，续航能力强，同时，能够在海水中实现横滚、偏航、俯仰姿态的调整，具有较高的灵活性。性。性。


技术研发人员：吴正兴 张扬 王健 喻俊志 谭民
受保护的技术使用者：中国科学院自动化研究所
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/6/14