(19)中华人民共和国国家知识产权局 ▣张▣ (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN105129062A (43)申请公布日2015.12.09 (21)申请号201510628246.8 (22)申请日2015.09.29 (71)申请人南安市腾龙专利应用服务有限公司 地址362341福建省泉州市南安市官桥镇山 林村山林109号 (72)发明人林水龙 (74)专利代理机构泉州市博一专利事务所 35213 代理人方传榜 (51)nt.Cl. B63H1/36(2006.01) 权利要求书2页说明书5页附图3页 (54)发明名称 一种仿生鱼及其鱼尾的工作原理 (57)摘要 一种仿生鱼及其鱼尾的工作原理，涉及机械 o 鱼领域，包括鱼身主体和鱼尾，鱼尾包括复数个第 一架体，复数个第一架体依次铰接，形成鱼尾主 33 51 体：鱼尾主体的一端铰接有一作为尾鳍的第二架 50 体，另一端铰接有一第三架体；所述第三架体设 3 有安装槽：该仿生鱼还包括连接件，该连接件的 32 中部铰接于第三架体，连接件的一端延伸至安装 槽内并装设有一使第三架体相对于连接件沿水平 方向左右摆动的可调偏心轮装置，另一端与鱼身 主体连接：鱼身主体内设有用于驱动可调偏心轮 装置的驱动器。本发明的有益效果：鱼尾可完全 实现鱼尾式摆动，使仿生鱼可在水中自如游动，让 仿生鱼游动起来更加真实。 39093T901
CN105129062A 权利要求书 1/2页 1.一种仿生鱼，包括鱼身主体和鱼尾，其特征在于：所述鱼尾包括复数个第一架体 (1),复数个所述第一架体(1)可沿水平方向转动的依次铰接，形成鱼尾主体(10)：所述鱼尾 主体(10)的一端可沿水平方向转动的铰接有一作为尾鳍的第二架体(2)，另一端可沿水平 方向转动的铰接有一第三架体(3)：所述第三架体(3)设有安装槽(31)：该仿生鱼还包括连 接件(4)，该连接件(4)的中部可沿水平方向转动的铰接于第三架体(3)，连接件(4)的一端 延伸至安装槽(31)内并装设有一使第三架体(3)相对于连接件(4)沿水平方向左右摆动的 可调偏心轮装置(50)，另一端与鱼身主体连接：所述鱼身主体内设有用于驱动可调偏心轮 装置(50)的驱动器。 2.如权利要求1所述一种仿生鱼，其特征在于：所述可调偏心轮装置(50)包括从动轮 (53)和转轴(51)，所述转轴(51)可沿其长度方向滑动地的竖直设置于连接件(4)，并且该 转轴(51)设有与从动轮(53)相内啮合的主动轮(52)，所述从动轮(53)和主动轮(52)均为 偏心轮：所述第三架体(3)内设有两个与从动轮(53)的圆周面相抵触且相对立设置的限位 块(32)，转轴(51)沿其长度方向滑动可使主动轮(52)与从动轮(53)相互啮合或可相互转 动的套接。 3.如权利要求2所述一种仿生鱼，其特征在于：所述第一架体(1)沿鱼尾主体(10)长 度方向的两端均为呈V字形的凸面，所述第一架体(1)沿鱼尾主体(10)长度方向的一端在 铰接处的两侧内设有电磁铁(6)，另一端在铰接处的两侧内设有衔铁(7)，并且相邻两第一 架体(1)的电磁铁(6)与衔铁(7)相对立设置；所述衔铁(7)沿鱼尾主体(10)长度方向可 伸缩地设置于第一架体(1)内，所述电磁铁(6)设置于第一架体(1)内，并且电磁铁(6)的 一端与第一架体(1)的表面平齐。 4.如权利要求2所述的一种仿生鱼，其特征在于：所述主动轮(52)包括上圆盘(521)， 上圆盘(521)的下端面设有直径大于上圆盘(521)的直径的下圆盘(522)，并且下圆盘 (522)的上端面设有复数个沿其径向间隔分布的凸块(5221)：所述从动轮(53)设有通孔 (530),该通孔(530)包括上段(531)和下段(532)，上段(531)设有复数个竖直设置且相互 之间沿其径向间隔分布的凸条(5311)，相邻两凸条(5311)之间形成与凸块(5221)相配合 的间隙：所述主动轮(52)与从动轮(53)相互套接时，上圆盘(521)的圆周面与凸条(5311) 相接触，下圆盘(522)的圆周面与下段(532)的侧壁相接触。 5.如权利要求2所述的一种仿生鱼，其特征在于：所述从动轮(53)套设有一轴承 (54),该轴承(54)的内圈与从动轮(53)的圆周面相连接，轴承(54)的外圈与所述限位块 (32)相抵触。 6.如权利要求1所述的一种仿生鱼，其特征在于：所述第一架体(1)沿竖直方向的横截 面轮廓呈椭圆形，并且所述鱼尾主体(10)沿其长度方向呈收缩状，该仿生鱼表面还覆盖有 一层由柔性防水材料制成的薄膜。 7.一种如权利要求3所述仿生鱼中鱼尾的工作原理：由所述驱动器控制转轴(51)转 动且使主动轮(52)与从动轮(53)相内啮合，由主动轮(52)带动从动轮(53)转动：由于从 动轮(53)为偏心轮，并且连接件(4)较接于第三架体(3)，从动轮(53)的转动使第三架体 (3)相对于连接件(4)沿水平方向做来回摆动：由于鱼尾主体(10)与第三架体(3)相互铰 接，鱼尾主体(10)跟随第三架体(3)的摆动而摆动，同时由于鱼尾主体(10)的相邻两第一 架体(1)之间相互铰接且在铰接处两侧留有便于摆动的空隙，使得鱼尾主体(10)呈弯曲状 2
CN105129062A 权利要求书 2/2页 柔和摆动。 8.一种如权利要求7所述仿生鱼中鱼尾的工作原理，其特征在于：由所述驱动器控制 转轴(51)沿竖直方向下降并使主动轮(52)与从动轮(53)可相互转动的套接，转轴(51)转 动时，主动轮(52)与动轮(53)发生相对转动，由于主动轮(52)为偏心轮，主动轮(52)转 动使得转轴(51)与从动轮(53)的中心轴之间的距离大小发生改变：由所述驱动器控制转 轴(51)沿竖直方向上升并使主动轮(52)与从动轮(53)重新啮合，由于转轴(51)与从动轮 (53)的中心轴之间的距离大小发生改变，第三架体(3)的摆动幅度随之发生改变。 9.一种如权利要求7所述仿生鱼中鱼尾的工作原理，其特征在于：通过相邻两第一架 体(1)的电磁铁(6)与衔铁(7)之间的磁吸作用，为鱼尾主体(10)提供做高速摆动的动力， 以增大鱼尾主体(10)的摆动幅度和加快摆动周期：由上述驱动器使转轴(51)停止转动，并 通过电磁铁(6)与衔铁(7)之间的磁吸作用，使鱼尾主体(10)朝鱼身主体一侧弯曲，同时使 第二架体(2)和靠近第二架体(2)的第二架体(1)沿水平方向来回摆动，以使仿生鱼在水中 转向。 10.一种如权利要求7所述仿生鱼中鱼尾的工作原理，其特征在于：相邻两第一架体 (1)铰接处两侧留有便于第一架体(1)转动的空隙(11)，两侧空隙(11)的大小决定鱼尾主 体(10)的最大摆动幅度，通过调整衔铁(7)伸出第一架体(1)的长度改变空隙(11)的大小， 从而改变鱼尾主体(10)的最大摆动幅度。 3
CN105129062A 说明书 1/5页 一种仿生鱼及其鱼尾的工作原理 技术领域 [0001] 本发明涉及机械鱼领域，尤其涉及一种仿生鱼及其鱼尾的工作原理。 背景技术 [0002] 仿生鱼是一种外形像鱼的机器，它能够在水中游数。通常仿生鱼用以发现污染物 质，并绘制港口的实时三维图，从而表明当前海水中存在什么化学物质以及位于什么地方。 仿生鱼的运用可增加港口管理部门监视船舶污染、其他类型有害污染物和来自水下管道排 放污染物质的灵活性和适应性。除了有益于欧盟港口的监视操作外，这个项目还能带来机 器人技术、水下通讯和机器人智能的重要进步。现有仿生分为三部分：头部（包括鱼鳍），身 体，尾部：身体是鱼的主要部分，控制电路及电机和相关驱动电路都在其中，尾部通过电机 控制的连杆使其可进行左右摆动，从而使仿生鱼在水中移动。现在仿生鱼存在以下问题： 1.尾部摆动时较为生硬，摆动时所产生的动力较小，使仿生鱼在水中的移动速度受到限制。 2.尾部的控制点少，甚至只有一个，导致无法精确、细腻的控制尾部的摆动动作，影响仿生 鱼的灵活性。 发明内容 [0003] 本发明提供一种仿生鱼及其鱼尾的工作原理，以解决现有仿生鱼中鱼尾摆动所提 供的动力不足、摆动动作无法精确地控制，导致仿生鱼灵活性差的问题。 [0004]本发明采用如下技术方案： 一种仿生鱼，包括鱼身主体和鱼尾，鱼尾包括复数个第一架体，复数个第一架体可沿水 平方向转动的依次铰接，形成鱼尾主体；鱼尾主体的一端可沿水平方向转动的铰接有一作 为尾鳍的第二架体，另一端可沿水平方向转动的铰接有一第三架体；第三架体设有安装槽： 该仿生鱼还包括连接件，该连接件的中部可沿水平方向转动的铰接于第三架体，连接件的 一端延伸至安装槽内并装设有一使第三架体相对于连接件沿水平方向左右摆动的可调偏 心轮装置，另一端与鱼身主体连接；上述鱼身主体内设有用于驱动可调偏心轮装置(50)的 驱动器。 [0005]进一步，上述可调偏心轮装置包括从动轮和转轴，转轴可沿其长度方向滑动地的 竖直设置于连接件，并且该转轴设有与从动轮相内啮合的主动轮，从动轮和主动轮均为偏 心轮；第三架体内设有两个与从动轮的圆周面相抵触且相对立设置的限位块，转轴沿其长 度方向滑动可使主动轮与从动轮相互啮合或可相互转动的套接。 [0006]进一步，上述第一架体沿鱼尾主体长度方向的两端均为呈V字形的凸面，第一架 体沿鱼尾主体长度方向的一端在铰接处的两侧内设有电磁铁，另一端在铰接处的两侧内设 有衔铁，并且相邻两第一架体的电磁铁与衔铁相对立设置：衔铁沿鱼尾主体长度方向可伸 缩地设置于第一架体内，电磁铁设置于第一架体内，并且电磁铁的一端与第一架体的表面 平齐。 [0007] 具体地，上述主动轮包括上圆盘，上圆盘的下端面设有直径大于上圆盘的直径的 4
CN105129062A 说 明书 2/5页 下圆盘，并且下圆盘的上端面设有复数个沿其径向间隔分布的凸块：从动轮设有通孔，该通 孔包括上段和下段，上段设有复数个竖直设置且相互之间沿其径向间隔分布的凸条，相邻 两凸条之间形成与凸块相配合的间隙：主动轮与从动轮相互套接时，上圆盘的圆周面与凸 条相接触，下圆盘的圆周面与下段的侧壁相接触。 [0008]进一步，上述从动轮套设有一轴承，该轴承的内圈与从动轮的圆周面相连接，轴承 的外圈与限位块相抵触。 [0009]进一步，第一架体沿竖直方向的横截面轮廓呈椭圆形，并且鱼尾主体沿其长度方 向呈收缩状，该仿生鱼表面还覆盖有一层由柔性防水材料制成的薄膜。 [0010]上述仿生鱼中鱼尾的工作原理：由驱动器控制转轴转动且使主动轮与从动轮相内 啮合，由主动轮带动从动轮转动：由于从动轮为偏心轮，并且连接件铰接于第三架体，从动 轮的转动使第三架体相对于连接件沿水平方向做来回摆动：由于鱼尾主体与第三架体相互. 铰接，鱼尾主体跟随第三架体的摆动而摆动，同时由于鱼尾主体的相邻两第一架体之间相 互铰接且在铰接处两侧留有便于摆动的空隙，使得鱼尾主体呈弯曲状柔和摆动。 [0011]上述仿生鱼中鱼尾的工作原理：由上述驱动器控制转轴沿竖直方向下降并使主动 轮与从动轮可相互转动的套接，转轴转动时，主动轮与从动轮发生相对转动，由于主动轮为 偏心轮，主动轮转动使得转轴与从动轮的中心轴之间的距离大小发生改变：由上述驱动器 控制转轴沿竖直方向上升并使主动轮与从动轮重新啮合，由于转轴与从动轮的中心轴之间 的距离大小发生改变，第三架体的摆动幅度随之发生改变。 [0012]上述仿生鱼中鱼尾的工作原理：通过相邻两第一架体的电磁铁与衔铁之间的磁吸 作用，为鱼尾主体提供做高速摆动的动力，以增大鱼尾主体的摆动幅度和加快摆动周期：由 上述驱动器控制转轴停止转动，并通过电磁铁与衔铁之间的磁吸作用，使鱼尾主体朝鱼身 主体一侧弯曲，同时使第二架体和靠近第二架体的第二架体沿水平方向来回摆动，以使仿 生鱼在水中转向。 [0013]上述仿生鱼中鱼尾的工作原理：相邻两第一架体铰接处两侧留有便于第一架体转 动的空隙，两侧空隙的大小决定鱼尾主体的最大摆动幅度，通过调整衔铁伸出第一架体的 长度改变空隙的大小，从而改变鱼尾主体的最大摆动幅度。 [0014]由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点： 其一、本发明中，包括鱼身主体、鱼尾以及连接件，鱼尾包括复数个第一架体，复数个第 一架体依次铰接，形成鱼尾主体：鱼尾主体的一端铰接有一作为尾鳍的第二架体，另一端铰 接有一第三架体；第三架体设有安装槽：上述连接件的中部铰接于第三架体，连接件的一 端延伸至安装槽内并装设有一使第三架体相对于连接件左右摆动的可调偏心轮装置，另一 端与鱼身主体连接。仿生鱼需要游动时通过鱼身主体内的驱动器控制可调偏心轮装置运 作，使第三架体摆动，鱼尾主体跟随第三架体的摆动而摆动，同时由于鱼尾主体的相邻两第 一架体之间相互铰接，使得鱼尾主体呈弯曲状柔和摆动，让仿生鱼游动起来更加柔、真实。 [0015]其二、本发明中，上述可调偏心轮装置包括从动轮和转轴，转轴可沿其长度方向滑 动地的竖直设置于连接件，并且该转轴设有与从动轮相内啮合的主动轮，从动轮和主动轮 均为偏心轮：第三架体内设有两个与从动轮的圆周面相抵触且相对立设置的限位块，转轴 沿其长度方向滑动可使主动轮与从动轮相互啮合或可相互转动的套接。通过转轴带动从动 轮做偏心转动，并带动第三架体相对于连接件左右摆动，从而使整个鱼尾摆动：当转轴沿竖 5