CN104943839A 说明书 1/5页 一种基于全柔性胸鳍的新型模块化仿生水下机器人 技术领域 [0001]本发明属于柔性胸鳍驱动的仿生水下机器人，同时属于模块化设计机器，具体来 说，是一种基于全柔性胸鳍的新型模块化仿生水下机器人。 背景技术 [0002] 仿生鱼是机器人（鱼)研究的重要领域。鱼类经过几亿年漫长的进化过程，形成了 近乎完美的在水中行进的生理结构与运动模式。它们凭借优良流体力学效能的身体结构， 获得极高推进效率和机动性，其性能远远高于螺旋桨推进系统。其中以胸鳍为主要推进来 源的机器鱼凭借其推进效率高、转弯机动性高、运动稳定性等优势得到了科研人员的广泛 关注。由于鱼类的这些优越性，本发明水下机器人（鱼）基于体平扁、宽大于长、具备肥大 胸鳍的蝠鲼进行仿生设计，在军事侦查、水下探测、生物观察、娱乐观赏等多个领域具有极 高的应用价值和广阔的发展前景。 [0003]自然原型为胸鳍摆动推进模式鱼类一一蝠鲼的仿生机器鱼，以其兼具高效率、高 机动性等优势特征成为水下机器人（鱼）的一个热点研究领域。胸鳍摆动推进模式（类似 于鸟类在空中的翅膀拍动)是胸鳍推进模式的一种，具有胸鳍推进模式中最高的推进效率 与速度。通过对蝠鲼、牛鼻鲼实地观测分析和生物学研究成果的总结，得出胸鳍摆动推进模 式鱼类的典型身体结构特征和运动变形规律。当前胸鳍摆动推进仿生鱼研究成果多数基于 刚性机构和类似扑翼附柔性薄膜的驱动机构。具体而言，目前采用胸鳍摆动推进模式仿生 鱼样机的驱动、传动机构、中部机体多是刚性并且分离的，无法产生整体渐变的柔性变形， 造成胸鳍运动过程的柔顺性不足。 发明内容 [0004]本发明设计了主动输出胸鳍全柔性变形结构，以最接近蝠鲼本身运动方式的方法 实现水下机器人胸鳍的全柔性拍动。 [0005]本发明水下机器人包括主机体、左柔性胸鳍模块、右柔性胸鳍模块与尾鳍模块。左 柔性胸鳍模块与右柔性胸鳍模块结构相同，分别通过鳍部连接件安装在主机体左右两侧， 且镜像对称：尾鳍模块通过尾鳍连接件螺钉连接于主机体后部。 [0006]所述左柔性胸鳍模块与右柔性胸鳍模块均包括柔性胸鳍骨架和胸鳍驱动系统。 其中，柔性胸鳍骨架仿飞机机翼机构设计，包括6根鳍肋沿胸鳍展向设置，由根部至尖端的 鳍肋外边框依次等距缩小。 [00071 所述胸鳍驱动系统包括两个防水舵机、胸鳍主干骨与两根钢丝；令两个舵机分别 为防水舵机A与防水舵机B。防水舵机A与防水舵机B均具有一字摇臂，驱动一字摇臂转 动：防水舵机A固定安装于胸部连接件上，防水舵机B的一字摇臂两端通过螺钉固定安装在 位于尖端的鳍肋上设计的连接梁上。胸鳍主干骨根部与鳍肋连接件固定，尖端与防水舵机 A固定：除位于根部与尖端鳍肋外，其余鳍肋的上下缘均通过钢杆与胸鳍主干骨固定。 [0008] 令两根钢丝分别为钢丝A与钢丝B。其中，钢丝A对折后，两端分别由尖端至根部 4