一种吸附式仿生机器鱼

1.本发明涉及水下仿生机器人技术领域，尤其涉及一种吸附式仿生机器鱼。


背景技术：

2.近年来，水下机器人在探索和开发海洋中扮演着越来越重要的角色。仿生机器鱼作为一种特殊的水下机器人，也逐渐得到广泛的关注和应用。仿生机器鱼是机器人技术和仿生技术结合的产物，得益于其仿鱼的游动，相比于传统的基于螺旋桨推进的水下机器人，仿生机器鱼具有机动性能好、能耗低、低扰动与隐蔽性高等优点，因此，仿生机器鱼在海洋资源的探测和开发、军事侦察、水下考古、水下生物观察等领域具有广泛的应用前景。
3.目前，现有的仿生机器鱼具备一定感知能力和良好控制性能，但是，仍存在运动性能不足，传感器精度较低，作业场景有限等问题，无法应对复杂多变的水下作业场景和多元化的水下作业任务。在自然界中，鱼可以凭借其独特的吸盘构造吸附在宿主表面，以在远洋航行过程中大幅减小自身的能量消耗。除此之外，鱼还可以在水体游动的过程中快速调整自身姿态，即使在狭窄水域也能实现高机动方式运动，并快速吸附到宿主表面。
4.然而，现有的仿生机器鱼主要依靠尾鳍驱动，不仅难以达到较好的游动性能，而且不具备自主吸附的能力，从而难以真实地模仿生物鱼的运动特性，存在运动灵活性差的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种吸附式仿生机器鱼，用于真实地模仿生物鱼的运动特性，实现水下吸附等复杂水下任务，解决现有的仿生机器鱼存在运动灵活性差的问题。
6.本发明提供一种吸附式仿生机器鱼，包括：主舱体、吸附组件、胸鳍组件、仿生鱼尾和尾鳍；
7.所述主舱体、所述仿生鱼尾和所述尾鳍依次连接，所述仿生鱼尾能够相对于所述主舱体左、右摆动；
8.所述吸附组件包括吸盘，所述吸盘设于所述主舱体的顶部，所述吸盘能够吸附于目标物的表面或者从所述目标物的表面脱离；
9.所述胸鳍组件包括第一驱动组件、第一胸鳍和第二胸鳍，所述第一驱动组件设于所述主舱体内，所述第一胸鳍和所述第二胸鳍相对分设于所述主舱体的左、右侧，所述第一驱动组件分别与所述第一胸鳍和所述第二胸鳍连接；
10.其中，所述第一驱动组件用于调节所述第一胸鳍和所述第二胸鳍相对于水平面的倾角，以及驱动所述第一胸鳍和所述第二胸鳍相对于所述主舱体上、下摆动。
11.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述吸附组件还包括负压泵和三通阀；
12.所述吸盘的吸附面设有吸附口；所述三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口，所述负压泵和所述第一端口连通，所述第二端口和所述吸附口连通；
13.所述三通阀具有第一状态和第二状态；在所述三通阀处于所述第一状态的情形下，所述第一端口和所述第二端口连通；在所述三通阀处于所述第二状态的情形下，所述第三端口和所述第二端口连通。
14.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述吸附组件还包括压力传感器；所述压力传感器设于所述吸盘的吸附面，所述压力传感器和所述负压泵电性连接。
15.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述第一驱动组件包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第一安装座和第二安装座；
16.所述第一舵机分别与所述第一安装座和所述第二安装座连接，以驱动所述第一安装座和所述第二安装座沿第一轴线同步转动；所述第二舵机和所述第三舵机沿所述第一轴线同轴设置；所述第一安装座可转动地设于所述第二舵机的输出端，所述第二安装座可转动地设于所述第三舵机的输出端；
17.所述第一安装座和所述第一胸鳍沿第二轴线转动连接，所述第二舵机的输出端设有第一拨销，所述第一拨销可移动地穿设于所述第一胸鳍上的第一导向口中；在所述第二舵机转动的情形下，所述第一拨销可驱动所述第一胸鳍相对于所述第一安装座往复摆动；
18.所述第二安装座和所述第二胸鳍沿第三轴线转动连接，所述第三舵机的输出端设有第二拨销，所述第二拨销可移动地穿设于所述第二胸鳍上的第二导向口中；在所述第三舵机转动的情形下，所述第二拨销可驱动所述第二胸鳍相对于所述第二安装座往复摆动；
19.其中，所述第一轴线分别与所述第二轴线和所述第三轴线垂直，所述第二轴线和所述第三轴线平行设置。
20.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述第一驱动组件还包括齿轮组件和连杆；
21.所述齿轮组件包括第一齿轮构造和第二齿轮构造；所述第一舵机的输出端和所述第一齿轮构造连接，所述第一齿轮构造和所述第二齿轮构造啮合设置，所述第二齿轮构造和所述第一安装座同轴连接；
22.所述连杆的延伸方向和所述第一轴线平行，以使得所述连杆相对于所述第一轴线呈偏心设置；所述连杆的一端和所述第二齿轮构造连接，另一端和所述第二安装座连接。
23.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述仿生鱼尾包括多个驱动关节，多个所述驱动关节沿所述仿生鱼尾的延伸方向依次串联，多个所述驱动关节当中靠近所述主舱体的一者和所述主舱体连接，多个所述驱动关节当中远离所述主舱体的一者和所述尾鳍连接。
24.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述仿生机器鱼还包括腹鳍组件；所述腹鳍组件包括第一腹鳍、第二腹鳍和第二驱动组件；所述第二驱动组件设于所述主舱体内，所述第一腹鳍和所述第二腹鳍相对分设于所述主舱体的左、右侧，所述第二驱动组件分别与所述第一腹鳍和所述第二腹鳍连接，以驱动所述第一腹鳍和所述第二腹鳍相对于所述主舱体转动。
25.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述第二驱动组件包括第四舵机和第五舵机；
26.所述第四舵机的输出端和所述第一腹鳍连接，所述第五舵机和所述第二腹鳍连接，所述第四舵机的旋转轴线和所述第五舵机的旋转轴线相交于所述主舱体内。
27.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述仿生机器鱼还包括传感组件、控制组件和无线通讯模块；
28.所述传感组件和所述无线通讯模块分别与所述控制组件连接，所述控制组件分别与所述吸附组件、所述胸鳍组件和所述仿生鱼尾连接；
29.其中，所述传感组件包括视觉模组、深度传感器和惯性测量单元，所述无线通讯模块用于与上位机通信连接。
30.根据本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，所述仿生机器鱼还包括电池组件；
31.所述电池组件设于所述主舱体内，所述主舱体设有充电口，至少部分所述充电口露出于所述主舱体的表面，所述充电口和所述电池组件电性连接。
32.本发明提供的一种吸附式仿生机器鱼，通过借鉴鱼的生物形态，基于主舱体设置吸附组件、胸鳍组件和仿生鱼尾，不仅可通过仿生鱼尾带动尾鳍相对于主舱体左、右摆动，为仿生机器鱼的前向移动提供推动力，而且可基于吸附组件的吸盘，实现仿生机器鱼与目标物的吸附和脱吸过程，这使得仿生机器鱼可利用吸附功能减小在航行中的运动损耗，还可通过改变胸鳍组件的第一胸鳍和第二胸鳍相对于水面的迎水面积，为仿生机器鱼的浮潜提供俯仰力矩，并可借助于第一胸鳍和第二胸鳍的上下拍动，为仿生机器鱼的移动提供瞬时推动力，为仿生机器鱼的急停、加速等运动模态提供可能。
33.由上可知，本发明的仿生机器鱼能够真实地模仿生物鱼的运动模态与生物特性，具有丰富的运动模态和良好的运动性能，可达到较高的运动灵活性，能够实现水下吸附任务，为复杂的水下探索任务提供了新思路。
附图说明
34.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。
35.图1是本发明提供的吸附式仿生机器鱼的结构示意图；
36.图2是本发明提供的吸附组件、胸鳍组件和腹鳍组件的安装结构示意图之一；
37.图3是本发明提供的吸附组件、胸鳍组件和腹鳍组件的安装结构示意图之二；
38.图4是本发明提供的吸附组件、胸鳍组件和腹鳍组件的安装结构示意图之三；
39.图5是本发明提供的胸鳍组件的结构示意图；
40.图6是本发明提供的腹鳍组件的结构示意图；
41.图7是本发明提供的吸附式仿生机器鱼的控制结构框图。
42.附图标记：
43.1、主舱体；
44.2、吸附组件；21、吸盘；211、吸附口；22、负压泵；23、三通阀；24、压力传感器；
45.3、胸鳍组件；31、第一驱动组件；32、第一胸鳍；33、第二胸鳍；311、第一舵机；312、第二舵机；313、第三舵机；314、第一安装座；315、第二安装座；316、齿轮组件；317、连杆；3121、第一拨销；3131、第二拨销；321、第一导向口；331、第二导向口；
46.4、腹鳍组件；41、第二驱动组件；42、第一腹鳍；43、第二腹鳍；411、第四舵机；412、
第五舵机；
47.5、仿生鱼尾；6、尾鳍；
48.101、电池组件；102、视觉模组；103、充电口。
具体实施方式
49.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。
50.下面结合图1-图7，通过具体的实施例及其应用场景对本发明实施例提供的吸附式仿生机器鱼进行详细地说明。
51.如图1至图4所示，本实施例提供一种吸附式仿生机器鱼，包括：主舱体1、吸附组件2、胸鳍组件3、仿生鱼尾5和尾鳍6。
52.沿仿生机器鱼的移动方向，主舱体1、仿生鱼尾5和尾鳍6依次连接，仿生鱼尾5能够相对于主舱体1左、右摆动。其中，主舱体1作为仿生机器鱼的主躯干，主舱体1为密闭的舱体，其可以为吸附组件2、胸鳍组件3、仿生鱼尾5及下述实施例的腹鳍组件4提供安装依托。
53.吸附组件2包括吸盘21，吸盘21设于主舱体1的顶部，吸盘21能够吸附于目标物的表面或者从目标物的表面脱离。
54.胸鳍组件3包括第一驱动组件31、第一胸鳍32和第二胸鳍33，第一驱动组件31设于主舱体1内，第一胸鳍32和第二胸鳍33相对分设于主舱体1的左、右侧，第一驱动组件31分别与第一胸鳍32和第二胸鳍33连接。
55.其中，第一驱动组件31用于调节第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于水平面的倾角，以及驱动第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于主舱体1上、下摆动。
56.可理解的是，沿仿生机器鱼的移动方向，主舱体1的后端和仿生鱼尾5的前端连接，仿生鱼尾5的后端和尾鳍6的根部连接。
57.本实施例的仿生鱼尾5内置有驱动结构，在驱动结构的作用下，沿仿生机器鱼的移动方向，仿生鱼尾5不仅可以带动着尾鳍6朝向主舱体1的左侧摆动，也可以带动着尾鳍6朝向主舱体1的右侧摆动。
58.其中，尾鳍6具有类似于生物鱼的尾鳍形态，尾鳍6可以采用柔性材质制成，这使得尾鳍6形成为被动柔性构造，其不仅可以在仿生鱼尾5的驱动下进行摆动，也可适应性地进行自身形态的改变。
59.与此同时，本实施例的吸附组件2配置有与吸盘21对应连通的负压机构，在负压机构的提供的负压作用下，吸盘21可以无需在外力的按压下稳定地吸附于目标物的表面。
60.其中，吸盘21具有类似于生物鱼的吸盘形态，吸盘21具体为柔性吸盘。例如，吸盘21可以为硅胶吸盘。如此，本实施例的吸盘21具有较强的适应性，吸盘21可在不同角度、曲率、材质的表面上完成吸附，并且吸盘21在负压机构的作用下能够达到较大的吸附力与抗剪切力，以保障其吸附可靠性。
61.进一步地，本实施例的第一驱动组件31可理解为包含相互解耦旋转驱动部分和摆动驱动部分，旋转驱动部分用于调节第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于水平面的倾角，摆动
驱动部分用于驱动第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于主舱体1实现上、下摆动。
62.如此，基于第一驱动组件31对第一胸鳍32和第二胸鳍33的驱动作用，本实施例可通过控制第一胸鳍32和第二胸鳍33的运动状态，以尽可能地真实模拟生物鱼的胸鳍的运动形态。
63.具体地，本发明的仿生机器鱼通过借鉴鱼的生物形态，基于主舱体1设置吸附组件2、胸鳍组件3和仿生鱼尾5，不仅可通过仿生鱼尾5带动尾鳍6相对于主舱体1实现左、右摆动，为仿生机器鱼的前向移动提供推动力，而且可基于吸附组件2的吸盘21，实现仿生机器鱼与目标物的吸附和脱吸过程，这使得仿生机器鱼可利用吸附功能减小在航行中的运动损耗，还可通过改变胸鳍组件3的第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于水面的迎水面积，为仿生机器鱼的浮潜提供俯仰力矩，并可借助于第一胸鳍32和第二胸鳍33的上下拍动，为仿生机器鱼的移动提供瞬时推动力，为仿生机器鱼的急停、加速等运动模态提供可能。
64.由上可知，本发明的仿生机器鱼能够真实地模仿生物鱼的运动模态与生物特性，具有丰富的运动模态和良好的运动性能，可达到较高的运动灵活性，能够实现水下吸附任务，为复杂的水下探索任务提供了新思路。
65.在一些实施例中，如图2所示，本实施例的吸附组件2还包括负压泵22和三通阀23。吸盘21的吸附面设有吸附口211；三通阀23包括第一端口、第二端口和第三端口，负压泵22的一端和第一端口连通，第二端口和吸附口211连通，负压泵22的另一端延伸至主舱体1外。
66.具体地，三通阀23具有第一状态和第二状态；在三通阀23处于第一状态的情形下，三通阀23的第一端口和第二端口连通，这使得吸盘21上的吸附口211和负压泵22之间形成液体通路。如此，在吸盘21的吸附面和目标物的表面接触时，通过启动负压泵22进行抽水，可使得吸盘21和目标物之间形成的吸附空间达到负压状态，吸盘21可在内外压差的作用下吸附于目标物的表面。
67.相应地，在三通阀23处于第二状态的情形下，三通阀23的第三端口和第二端口连通，这使得吸盘21和目标物之间的吸附空间与外界水体环境达到相同的压力，从而吸盘21自动从目标物的表面脱离。
68.在此应指出的是，本实施例的负压泵22可以为本领域公知的隔膜泵，本实施例可以通过控制隔膜泵的通电电压，控制隔膜泵的转速，从而对仿生机器鱼与目标物之间的吸附状态进行控制。
69.与此同时，本实施例的三通阀23可以为本领域公知的二位三通电磁阀，本实施例通过控制三通阀23的通电状态，可使得三通阀23在第一状态和第二状态之间切换，以实现便捷地控制仿生机器鱼与目标物的吸附和脱吸过程。
70.在一些实施例中，如图1所示，本实施例的吸附组件2还包括压力传感器24；压力传感器24设于吸盘21的吸附面，压力传感器24和负压泵22电性连接。
71.由于压力传感器24设于吸盘21的吸附面，在吸盘21吸附于目标物的表面接触时，吸盘21和目标物之间会形成密闭的吸附空间，压力传感器24位于吸附空间内，并可对吸附空间内的压强进行检测。
72.如此，本实施例可以根据压力传感器24检测的信息，对负压泵22的工作状态进行控制，可以在吸附空间内的压强达到预设值时，控制负压泵22停止运行，从而实现对仿生机器鱼与目标物之间的吸附过程的控制，并确保仿生机器鱼相对于目标物的吸附效果。
73.在一些实施例中，如图3、图4和图5所示，为了便于对第一胸鳍32和第二胸鳍33的运动状态进行控制，本实施例的第一驱动组件31包括第一舵机311、第二舵机312、第三舵机313、第一安装座314和第二安装座315。
74.第一舵机311分别与第一安装座314和第二安装座315连接，以驱动第一安装座314和第二安装座315沿第一轴线同步转动；第二舵机312和第三舵机313沿第一轴线同轴设置；第一安装座314可转动地设于第二舵机312的输出端，第二安装座315可转动地设于第三舵机313的输出端。
75.第一安装座314和第一胸鳍32沿第二轴线转动连接，第二舵机312的输出端设有第一拨销3121，第一拨销3121可移动地穿设于第一胸鳍32上的第一导向口321中；在第二舵机312转动的情形下，第一拨销3121可驱动第一胸鳍32相对于第一安装座314往复摆动。
76.第二安装座315和第二胸鳍33沿第三轴线转动连接，第三舵机313的输出端设有第二拨销3131，第二拨销3131可移动地穿设于第二胸鳍33上的第二导向口331中；在第三舵机313转动的情形下，第二拨销3131可驱动第二胸鳍33相对于第二安装座315往复摆动。
77.其中，本实施例的第一轴线分别与第二轴线和第三轴线垂直，第二轴线和第三轴线平行设置。同时，本实施例的第一拨销3121相对于第二舵机312的中轴线呈夹角设置，第二拨销3131相对于第三舵机313的中轴线呈夹角设置。
78.在实际应用中，由于第一胸鳍32可转动地设于第一安装座314，第二胸鳍33可转动地设于第二安装座315，本实施例可以通过第一舵机311驱动第一安装座314和第二安装座315沿第一轴线同步转动，以实现同步调节第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于水平面的倾角，从而对第一胸鳍32和第二胸鳍33的姿态进行同步调节，以改变第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于水面的迎水面积。
79.在一些示例中，当仿生机器鱼进行常规的游动时，本实施例可以设置第一胸鳍32和第二胸鳍33处于中位，也即第一胸鳍32的表面和第二胸鳍33的表面均与主舱体1的底壁平行，这种设置方式可以减小第一胸鳍32和第二胸鳍33的迎水面积，从而使得仿生机器鱼能够获得较高的游动速度。
80.当仿生机器鱼进行低速游动时，本实施例可以控制第一胸鳍32的表面和第二胸鳍33表面相对于主舱体1的底壁偏转预设角度，例如，预设角度可以为
±
60
°
，这种设置方式可以增大仿生机器鱼游动时的侧向阻力，使得仿生机器鱼的运动更加平稳。
81.与此同时，本实施例的第二舵机312可驱动第一拨销3121环绕其旋转轴线转动，基于第一拨销3121相对于第一导向口321的移动，实现驱动第一胸鳍32相对于第一安装座314往复摆动；相应地，本实施例的第三舵机313可驱动第二拨销3131环绕其旋转轴线转动，基于第二拨销3131相对于第二导向口331的移动，实现驱动第二胸鳍33相对于第二安装座315往复摆动。
82.其中，第一导向口321设于第一胸鳍32的根部，并沿着第一胸鳍32的弦向延伸设置；第二导向口331设于第二胸鳍33的根部，并沿着第二胸鳍33的弦向延伸设置。
83.由上可知，本技术的上述设置方式可以改变第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于水面的迎水面积，为仿生机器鱼的浮潜提供俯仰力矩，并且可借助于第一胸鳍32和第二胸鳍33的上下拍动，大大增加仿生机器鱼在启动阶段的机动性。基于胸鳍组件3的拍动模态提供的瞬时推动力，不仅可以提高仿生机器鱼的瞬时推进速度、减小其转弯半径，还可以实现仿生
机器鱼的急停、倒游等运动方式，使得仿生机器鱼具备高机动的三维运动能力。显然，无论是拍动模态，还是偏转模态，本实施例的胸鳍组件3都赋予了仿生机器鱼新的运动方式。
84.在一些实施例中，为了便于第一舵机311驱动第一安装座314和第二安装座315沿第一轴线同步转动，本实施例的第一驱动组件31还设置有齿轮组件316和连杆317。
85.具体地，本实施例的齿轮组件316包括第一齿轮构造和第二齿轮构造；第一舵机311的输出端和第一齿轮构造连接，第一齿轮构造和第二齿轮构造啮合设置，第二齿轮构造和第一安装座314同轴连接。
86.与此同时，连杆317的延伸方向和第一轴线平行，以使得连杆317相对于第一轴线呈偏心设置；连杆317的一端和第二齿轮构造连接，另一端和第二安装座315连接。
87.如此，本实施例的第一舵机311可驱动第一齿轮构造绕其中轴线转动，以使得第一齿轮构造带动第二齿轮构造转动，在第二齿轮构造的传动下，连杆317可以带动第一安装座314和第二安装座315沿第一轴线同步转动，从而可实现同步调节第一胸鳍32和第二胸鳍33相对于水平面的倾角。
88.在一些实施例中，如图3、图4及图6所示，本实施例的仿生机器鱼还包括腹鳍组件4。
89.具体地，本实施例的腹鳍组件4包括第一腹鳍42、第二腹鳍43和第二驱动组件41；第二驱动组件41设于主舱体1内，第一腹鳍42和所述第二腹鳍43相对分设于所述主舱体1的左、右侧，第二驱动组件41分别与第一腹鳍42和第二腹鳍43连接，以驱动第一腹鳍42和第二腹鳍43相对于主舱体1转动。
90.其中，本实施例的第二驱动组件41包括第四舵机411和第五舵机412；第四舵机411的输出端和第一腹鳍42连接，第五舵机412和第二腹鳍43连接，第四舵机411的旋转轴线和第五舵机412的旋转轴线相交于主舱体1内。
91.可理解的是，在沿着仿生机器鱼的高度方向，第一腹鳍42位于第一胸鳍32的下侧，第二腹鳍43位于第二胸鳍33的下侧，这使得相比于第一胸鳍32和第二胸鳍33，第一腹鳍42和第二腹鳍43更加靠近仿生机器鱼的重心，第一腹鳍42和第二腹鳍43能够用于平衡第一胸鳍32和第二胸鳍33在拍动时所产生的俯仰力矩，实现对仿生机器鱼的运动模态的调整。
92.如此，在仿生机器鱼游动的过程中，腹鳍组件4可以对胸鳍组件3的运动形态起到辅助的作用，腹鳍组件4可以平衡胸鳍组件3在运动过程中产生的不必要的输出力矩。在腹鳍组件4的辅助下，胸鳍组件3的运动模态更加灵活和稳定。
93.此外，本实施例通过将胸鳍组件3和腹鳍组件4相配合，不仅可以为仿生机器鱼提供不同程度的俯仰力矩，还能通过胸鳍组件3的拍动提供的瞬时推动力，丰富仿生机器鱼的运动模态。
94.在一些实施例中，如图1所示，本实施例的仿生鱼尾5包括多个驱动关节，多个驱动关节沿仿生鱼尾5的延伸方向依次串联，多个驱动关节当中靠近主舱体1的一者和主舱体1连接，多个驱动关节当中远离主舱体1的一者和尾鳍6连接。
95.具体地，本实施例的驱动关节可以采用模拟舵机，相邻的两个模拟舵机之间通过转接架连接。在实际应用中，本实施例通过沿着仿生鱼尾5的延伸方向对各个驱动关节的转动角度进行控制，可以实现仿生鱼尾5在形态上的主动弯曲变形，仿生鱼尾5既可以带动着尾鳍6朝向主舱体1的左侧摆动，也可以带动着尾鳍6朝向主舱体1的右侧摆动，从而具有较
高的机动性。
96.其中，本实施例的仿生鱼尾5具体可以设置两个驱动关节，两个驱动关节沿仿生鱼尾5的延伸方向串联。
97.基于上述实施例的方案，如图7所示，本实施例的仿生机器鱼还包括传感组件、控制组件和无线通讯模块。
98.传感组件和无线通讯模块分别与控制组件连接，控制组件分别与吸附组件2、胸鳍组件3和仿生鱼尾5连接。
99.其中，传感组件包括视觉模组102、深度传感器和惯性测量单元，无线通讯模块用于与上位机通信连接。
100.具体地，本实施例的控制组件包括第一电路板和第二电路板，第一电路板可搭载型号为stm32f407的芯片，深度传感器和惯性测量单元分别与第一电路板连接，第一电路板可以根据深度传感器采集的深度信息和惯性测量单元提供的导航信息分别对胸鳍组件3所对应的第一驱动组件31、腹鳍组件4所对应的第二驱动组件41以及仿生鱼尾5所对应的驱动关节的工作状态进行控制。
101.与此同时，本实施例的第二电路板可搭载树莓派4b处理器，视觉模组102和第二电路板连接，第二电路板和第一电路板通过串口通信连接。
102.本实施例的视觉模组102可以设置于主舱体1的顶端或前端，视觉模组102可以采用本领域公知的工业相机，第二电路板可以对视觉模组102采集的图像信息进行处理和特征识别，第一电路板可以根据第二电路板处理获取的信息对上述吸附组件2、胸鳍组件3所对应的第一驱动组件31、腹鳍组件4所对应的第二驱动组件41以及仿生鱼尾5所对应的驱动关节的工作状态进行控制。
103.基于上述设置，可以使得本实施例的仿生机器鱼在水下具有较好的感知能力和优越的机动性能。
104.另外，本实施例的无线通讯模块可以采用型号为rf200的射频通信模块，控制组件可以通过无线通讯模块与上位机建立通信连接。
105.如此，在仿生机器鱼进行水下作业时，仿生机器鱼采集的相关信息可以通过无线通讯模块上传至上位机；相应地，工作人员也可以通过上位机向仿生机器鱼下达作业指令，以远程控制仿生机器鱼到达指定的水域进行水下作业。
106.在一些实施例中，如图1、图5和图7所示，本实施例的仿生机器鱼还包括电池组件101；电池组件101设于主舱体1内，主舱体1设有充电口103，至少部分充电口103露出于主舱体1的表面，充电口103和电池组件101电性连接。
107.具体地，本实施例的电池组件101包括多个锂电池，电池组件101可以为仿生机器鱼内置的各个器件提供工作电源，为仿生机器鱼独立自主完成水下作业任务提供了支持。
108.与此同时，本实施例也可以通过充电口103定时地向电池组件101充电，以确保仿生机器鱼在电量耗尽后能够重复使用。
109.其中，本实施例的充电口103可以设置于主舱体1的前端，在对充电口103进行设置时，需确保充电口103和主舱体1之间的防水密封性。
110.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：
1.一种吸附式仿生机器鱼，其特征在于，包括：主舱体、吸附组件、胸鳍组件、仿生鱼尾和尾鳍；所述主舱体、所述仿生鱼尾和所述尾鳍依次连接，所述仿生鱼尾能够相对于所述主舱体左、右摆动；所述吸附组件包括吸盘，所述吸盘设于所述主舱体的顶部，所述吸盘能够吸附于目标物的表面或者从所述目标物的表面脱离；所述胸鳍组件包括第一驱动组件、第一胸鳍和第二胸鳍，所述第一驱动组件设于所述主舱体内，所述第一胸鳍和所述第二胸鳍相对分设于所述主舱体的左、右侧，所述第一驱动组件分别与所述第一胸鳍和所述第二胸鳍连接；其中，所述第一驱动组件用于调节所述第一胸鳍和所述第二胸鳍相对于水平面的倾角，以及驱动所述第一胸鳍和所述第二胸鳍相对于所述主舱体上、下摆动。2.根据权利要求1所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述吸附组件还包括负压泵和三通阀；所述吸盘的吸附面设有吸附口；所述三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口，所述负压泵和所述第一端口连通，所述第二端口和所述吸附口连通；所述三通阀具有第一状态和第二状态；在所述三通阀处于所述第一状态的情形下，所述第一端口和所述第二端口连通；在所述三通阀处于所述第二状态的情形下，所述第三端口和所述第二端口连通。3.根据权利要求2所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述吸附组件还包括压力传感器；所述压力传感器设于所述吸盘的吸附面，所述压力传感器和所述负压泵电性连接。4.根据权利要求1所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述第一驱动组件包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第一安装座和第二安装座；所述第一舵机分别与所述第一安装座和所述第二安装座连接，以驱动所述第一安装座和所述第二安装座沿第一轴线同步转动；所述第二舵机和所述第三舵机沿所述第一轴线同轴设置；所述第一安装座可转动地设于所述第二舵机的输出端，所述第二安装座可转动地设于所述第三舵机的输出端；所述第一安装座和所述第一胸鳍沿第二轴线转动连接，所述第二舵机的输出端设有第一拨销，所述第一拨销可移动地穿设于所述第一胸鳍上的第一导向口中；在所述第二舵机转动的情形下，所述第一拨销可驱动所述第一胸鳍相对于所述第一安装座往复摆动；所述第二安装座和所述第二胸鳍沿第三轴线转动连接，所述第三舵机的输出端设有第二拨销，所述第二拨销可移动地穿设于所述第二胸鳍上的第二导向口中；在所述第三舵机转动的情形下，所述第二拨销可驱动所述第二胸鳍相对于所述第二安装座往复摆动；其中，所述第一轴线分别与所述第二轴线和所述第三轴线垂直，所述第二轴线和所述第三轴线平行设置。5.根据权利要求4所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述第一驱动组件还包括齿轮组件和连杆；所述齿轮组件包括第一齿轮构造和第二齿轮构造；所述第一舵机的输出端和所述第一齿轮构造连接，所述第一齿轮构造和所述第二齿轮构造啮合设置，所述第二齿轮构造和所
述第一安装座同轴连接；所述连杆的延伸方向和所述第一轴线平行，以使得所述连杆相对于所述第一轴线呈偏心设置；所述连杆的一端和所述第二齿轮构造连接，另一端和所述第二安装座连接。6.根据权利要求1所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述仿生鱼尾包括多个驱动关节，多个所述驱动关节沿所述仿生鱼尾的延伸方向依次串联，多个所述驱动关节当中靠近所述主舱体的一者和所述主舱体连接，多个所述驱动关节当中远离所述主舱体的一者和所述尾鳍连接。7.根据权利要求1所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述仿生机器鱼还包括腹鳍组件；所述腹鳍组件包括第一腹鳍、第二腹鳍和第二驱动组件；所述第二驱动组件设于所述主舱体内，所述第一腹鳍和所述第二腹鳍相对分设于所述主舱体的左、右侧，所述第二驱动组件分别与所述第一腹鳍和所述第二腹鳍连接，以驱动所述第一腹鳍和所述第二腹鳍相对于所述主舱体转动。8.根据权利要求7所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述第二驱动组件包括第四舵机和第五舵机；所述第四舵机的输出端和所述第一腹鳍连接，所述第五舵机和所述第二腹鳍连接，所述第四舵机的旋转轴线和所述第五舵机的旋转轴线相交于所述主舱体内。9.根据权利要求1至8任一项所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述仿生机器鱼还包括控制组件、传感组件和无线通讯模块；所述传感组件和所述无线通讯模块分别与所述控制组件连接，所述控制组件分别与所述吸附组件、所述胸鳍组件和所述仿生鱼尾连接；其中，所述传感组件包括视觉模组、深度传感器和惯性测量单元，所述无线通讯模块用于与上位机通信连接。10.根据权利要求1至8任一项所述的吸附式仿生机器鱼，其特征在于，所述仿生机器鱼还包括电池组件；所述电池组件设于所述主舱体内，所述主舱体设有充电口，至少部分所述充电口露出于所述主舱体的表面，所述充电口和所述电池组件电性连接。

技术总结
本发明提供一种吸附式仿生机器鱼，包括主舱体、吸附组件、胸鳍组件、仿生鱼尾和尾鳍；主舱体、仿生鱼尾和尾鳍依次连接，仿生鱼尾能够相对于主舱体左、右摆动；吸附组件包括吸盘，吸盘设于主舱体的顶部，吸盘能够吸附于目标物的表面或者从目标物的表面脱离；胸鳍组件包括第一驱动组件、第一胸鳍和第二胸鳍，第一驱动组件设于主舱体内，第一胸鳍和第二胸鳍相对分设于主舱体的左、右侧，第一驱动组件分别与第一胸鳍和第二胸鳍连接；本发明的仿生机器鱼能够真实地模仿生物鱼的运动模态与生物特性，具有丰富的运动模态和良好的运动性能，可达到较高的运动灵活性，能够实现水下吸附任务，为复杂的水下探索任务提供了新思路。杂的水下探索任务提供了新思路。杂的水下探索任务提供了新思路。


技术研发人员：吴正兴 戴时捷 冯育凯 王健 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：2022.12.27
技术公布日：2023/4/25