一种观赏性水下仿生金龙鱼

摘要

本发明公开了一种观赏性水下仿生金龙鱼，包括金龙鱼本体，所述金龙鱼本体包括头部、胸鳍、躯干、第一关节、第二关节和第三关节，金龙鱼本体大面积采用柔性材料浇筑固化而成，柔软程度和仿生程度很高，利用三个关节协调配合，能够实现仿生金龙鱼各个高难度的柔性灵活运动，完成流畅的游动姿态，具有较高的观赏性。

说明书

技术领域

本发明涉及用于观赏水下设备领域，特别涉及一种观赏性水下仿生金龙鱼。

背景技术

申请号为CN201922363477.7，专利公告号为CN211836300U的实用新型公开了一种用于观赏的流线型机器人，该机器人整体外壳均为刚性结构，采用的驱动装置包括齿轮传动，但是该技术方案存在以下问题：

(1)外形结构整体为刚性材料，不能较好地完成天然金龙鱼的柔性游动。

(2)该技术方案所体现的流线型机器人对水环境扰动较大，且机动性较差。

因此，需要设计一种可以应用在海洋馆、水族馆等一些科普娱乐基地的观赏性水下仿生金龙鱼，具有高仿生、低噪低扰动的优点，可实现上浮下潜的高难度动作，可以为大众提供了一种新的游乐体验，可玩性、观赏性更高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种观赏性水下仿生金龙鱼，解决在科普观赏领域观赏机器人仿生效果差，机动性及环境共融性较差的技术问题。

本申请是通过以下技术方案实现的：

一种观赏性水下仿生金龙鱼，其特征在于，包括仿生金龙鱼本体，所述仿生金龙鱼本体由依次相连的头部、胸鳍、躯干、第一关节、第二关节和第三关节六部分组成。所述头部由左头盖和右头盖组成，所述左头盖和右头盖通过头部前后端的头部固定螺丝固定，并分别配合连接着左胸鳍和右胸鳍，所述头部内部设置有阶梯状空腔，其内部放置已经经过特殊防水处理的电源和控制模块。所述躯干包括第一关节、第二关节和第三关节，所述头部后端通过第三固定件、第一连接片和第二连接片与第一驱动机构连接，实现所述第一关节与头部的固定，所述第一驱动机构通过自主设计的舵盘连接块配合连接第一弹性纤维材料，实现所述第一关节的转动。所述第二固定件被柔性软体材料固化在躯干中，所述第二固定件通过螺纹紧固件与第二驱动机构连接，实现所述第二关节与躯干的固定。第二驱动机构通过第三连接片、第三连接块与第三驱动机构连接，所述第三驱动机构通过自主设计的舵盘连接块配合连接第二弹性纤维材料，实现所述第二关节和第三关节的固定、转动。所述躯干正下方竖直方向中轴面开有一定长度和厚度的缝隙，并通过三个等距设置的锁扣固定连接，所述背鳍、臀鳍、尾鳍通过柔性软体材料多次浇筑固化与躯干连接。

进一步地，所述头部由左头盖和右头盖两部分组成，所述左头盖通过万向结连接左胸鳍，所述右头盖通过万向结连接右胸鳍，所述头部内部设置成阶梯状空腔，其内部放置已经经过特殊防水处理的电源和控制模块。

进一步地，所述头部后端延长出两个一定长度的凸台，称为第一凸台和第二凸台，所述第三固定件前端延长的凸台称为第三凸台，所述第一凸台和第二凸台和第三凸台相配合连接，第一凸台、第二凸台和第三凸台通过螺纹紧固件来连接。所述第三固定件是一个阶梯状方块，所述第三固定件内部中空、底部封闭，构成一个备用储存仓，一块浮体材料通过连接件紧固箍穿过所述两个通孔与第三固定件固定，所述浮体材料称为第一浮体材料，所述第一浮体材料被固化在柔性软体材料内。

进一步地，所述第三固定件一端通过第一连接片与第一驱动机构一端配合固定，所述第三固定件另一端通过第二连接片与第一驱动机构另一端配合固定，所述第一驱动机构竖直设置在第一连接片和第二连接片围成的空间内，所述第一驱动机构的转轴置于远离头部的一端，所述转轴的上端配合连接舵盘，称为第一舵盘，所述第一舵盘与所述自主设计的舵盘连接块配合连接，所述舵盘连接块与一定长度的第一弹性纤维材料配合固定，所述第一弹性纤维材料与一个自主设计的扩展紧固件配合固定，所述扩展紧固件称为第一固定件，所述第一弹性纤维材料和第一固定件伸入到由柔性软体材料固化而成的躯干内，实现第一关节的传动。

进一步地，所述自主设计的舵盘连接块底座为圆盘，上面挖有四个等径螺纹孔并通过螺纹紧固件与舵盘固定，所述舵盘连接块底座上方延长出一个中通的矩形方块，所述第一弹性纤维材料竖直放置在矩形方块中通空腔内，所述矩形方块中通的截面形状与第一弹性纤维材料的截面形状相适应，所述矩形方块和第一弹性纤维材料一端侧向挖有两个等径螺纹孔并通过螺纹紧固件固定，所述第一固定件中通用以与第一弹性纤维材料另一端配合连接，所述第一固定件中间和第一弹性纤维材料另一端挖有两个等径螺纹孔并通过螺纹紧固件固定。

进一步地，所述第二固定件为一个多边形方块，所述第二固定件的内部、顶部、底部和侧向均中通，其中，顶部空腔放置着第二浮体材料，所述第二固定件和第二浮体材料均被柔性软体材料固化在躯干中，所述第二固定件远离头部一端与第二驱动机构通过螺纹紧固件配合固定。

进一步地，所述第二驱动机构竖直设置在躯干内部，所述第二驱动机构的转轴所在一端放置在远离头部的一端，所述第二驱动机构上端转轴与舵盘配合连接，称为第二舵盘，所述第二舵盘通过第三连接片与第三连接块配合固定，所述第三连接片通过连接件紧固箍与第三浮体材料连接，实现第二关节与躯干的固定。

进一步地，所述第三连接块与第三驱动机构一端通过螺纹紧固件配合固定，所述第三驱动机构竖直设置在躯干空腔内部，所述第三驱动机构的转轴所在一端放置在远离头部的一端，所述第三驱动机构上端的转轴与舵盘配合连接，称为第三舵盘，所述第三舵盘与所述舵盘连接块配合连接，所述第二弹性纤维材料放置在所述舵盘连接块中通的空腔中，所述矩形方块和第二弹性纤维材料的一端通过螺纹紧固件固定，所述第二弹性纤维材料具有一定长度，其另一端深入尾鳍内，实现所述第二关节和第三关节的固定、转动。

进一步地，所述躯干内部挖有两个空腔，其余均为柔性软体材料构成的柔性形体，靠近头部一端的空腔称为第一空腔，远离头部的一端的空腔称为第二空腔，所述第一空腔内设置有第一关节，所述第二空腔内设置有第二关节和第三关节，所述躯干正下方沿着竖直方向中轴面开有一定长度和厚度的缝隙，在所述躯干正下方沿体侧腹部方向设置了三个相隔一定距离的锁扣，所述锁扣由两个相同单体构成，所述两个单体相对放置在躯干两侧，所述一个单体内环具有螺纹孔，所述另一个单体内环具有通孔，通过一个螺纹紧固件配合固定。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明一种观赏性水下仿生金龙鱼提供了一种仿生程度很高的水下观赏游乐装置，通过三个关节协调配合实现前进急拐弯和上浮下潜的复杂动作；

2、本发明仿生金龙鱼的大部分结构均采用的软体材料制作而成，流体外形上实现真实生物金龙鱼的高度仿真设计，使其游动姿态更加优美流畅。

3、本发明仿生金龙鱼的三个关节全被柔性软体材料包裹固化住，整体采用减噪设计，最大减少其对环境扰动，使其与周围生物更加友好。

附图说明

图1为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的正视结构示意图；

图2为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的侧视结构示意图；

图3为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的俯视结构示意图；

图4为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼整体的爆炸示意图；

图5为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼头部前后两端与胸鳍连接示意图；

图6为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼左右头盖爆炸示意图；

图7为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的第一关节整体连接关系示意图；

图8为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的第一关节爆炸示意图；

图9为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的自主设计舵盘连接块与第一弹性纤维材料等的连接关系示意图；

图10为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的第二关节整体连接关系的示意图。

图11为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的第二关节爆炸示意图。

图12为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的自主设计舵盘连接块与第二弹性纤维材料连接关系的示意图。

图13为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的腹部空腔整体的剖面示意图。

图14为本发明的一种观赏性水下仿生金龙鱼的锁扣爆炸示意图。

图中各符号表示：头部100、胸鳍200、躯干300、第一关节400、第二关节500、第三关节600、背鳍310、臀鳍320、尾鳍330、锁扣340、左头盖110、右头盖120、电源130、控制模块140、第一凸台111、第二凸台121、左胸鳍210、右胸鳍220、万向节230、第三固定件410、第一连接片420、第二连接片430、第一驱动机构440、第三凸台411、第一浮体材料412、连接件紧固箍413、第一舵盘441、舵盘连接块442、第一弹性纤维材料443、第一固定件444、第二固定件510、第二浮体材料511、第二驱动机构520、第二舵盘521、第三连接片522、第三浮体材料523、第三连接块524、第三驱动机构620、第三舵盘621、第二弹性纤维材料622

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-图4所示为一种观赏性水下仿生金龙鱼，包括仿生金龙鱼本体，仿生金龙鱼本体由头部100、胸鳍200、躯干300、第一关节400、第二关节500、第三关节600六部分组成。头部100由左头盖110和右头盖120组成，左头盖110和右头盖120通过头部前后端的头部固定螺丝固定，并分别配合连接着左胸鳍210和右胸鳍220，头部内部设置有阶梯状空腔，其内部放置已经经过特殊防水处理的电源130和控制模块140。躯干内放置了第一关节400、第二关节500和第三关节600，头部后端通过第三固定件410、第一连接片420和第二连接片430与第一驱动机构440连接，实现第一关节400与头部100的固定，第一驱动机构440通过自主设计的舵盘连接块442配合连接第一弹性纤维材料443，实现第一关节400的转动。第二固定件444被柔性软体材料固化在躯干中，第二固定件444通过螺纹紧固件与第二驱动机构520连接，实现第二关节500与躯干300的固定。第二驱动机构520通过第三连接片522、第三连接块524与第三驱动机构620连接，第三驱动机构620通过自主设计的舵盘连接块442配合连接第二弹性纤维材料622，实现第二关节500和第三关节600的固定、转动。躯干300正下方竖直方向中轴面开有一定长度和厚度的缝隙，并通过三个等距设置的锁扣340固定连接，背鳍310、臀鳍320、尾鳍330通过柔性软体材料多次浇筑固化与躯干连接。

由图5、图6所示，本实施例中，头部100整体通过竖直切面分割成对称两部分，由左头盖110和右头盖120两部分组成，左头盖110和右头盖120通过一个头部前端固定螺丝和三个头部后端固定螺丝配合固定，位于左头盖110的螺丝头部具有一定厚度和重量，左头盖110通孔处挖掉一定厚度和大小的凹槽使左头盖110和右头盖220的重量左右平衡。位于第一凸台111的螺丝头部具有一定厚度和重量，第一凸台111通孔处挖掉一定厚度和大小的凹槽使第一凸台111和第二凸台121的重量左右平衡。

本实施例中，左头盖110通过万向节230连接左胸鳍，右头盖120通过万向节230连接右胸鳍，头部内部设置成阶梯状空腔，这样设计最大化提高仿生金龙鱼头部的利用率，便于实现金龙鱼头部配平。仿生金龙鱼头部100内部放置已经经过特殊防水处理的电源130和控制模块140，电源130用于给仿生金龙鱼的驱动机构供电，控制模块140包括主控制模块和舵机控制模块，主控制模块给舵机控制模块发送指令，控制驱动机构实现不同频率和角度的转动。

本实施例中，头部100后端延长出两个具有一定长度的凸台，称为第一凸台111和第二凸台121，第一凸台111和第二凸台121围成的一个矩形方槽，第三固定件前端延长的凸台与矩形方槽的形状大小相适应，称为第三凸台411，第一凸台111和第二凸台121和第三凸台411相配合连接，第一凸台111侧向挖有三个通孔，第二凸台121侧向挖有三个螺纹孔，第三凸台411侧向挖有三个通孔，三个圆孔为等径圆孔通过螺纹紧固件来连接，实现头部100向躯干300的过渡连接。

由图7、图8所示，本实施例中，第三固定件410是一个自主设计的多边形方块，第三固定件410内部中空，底部封闭构成一个备用储存仓，可用于放置需要搭载的传感器模块，第三固定件410后端延长出一个凸台，该凸台侧向挖有两个通孔，一块浮体材料通过连接件紧固箍413穿过所述两个通孔与第三固定件410固定，连接件紧固箍413的卡头调节其位置置于通孔内，浮体材料称为第一浮体材料412，第一浮体材料412被固化在柔性软体材料内，具有一定形状，考虑到仿生金龙鱼的逐渐减少的体宽，第一浮体材料412俯视截面挖有若干个通孔，增大其与躯干的接触面积，防止其脱落。

本实施例中，所述第三固定件410一端通过第一连接片420与第一驱动机构440一端配合固定，所述第三固定件410另一端通过第二连接片420与第一驱动机构440另一端配合固定，第一驱动机构440竖直设置在第一连接片420和第二连接片430围成的空间内，第一驱动机构440的转轴置于远离头部的一端，转轴的上端配合连接舵盘，称为第一舵盘441，第一舵盘441与所述自主设计的舵盘连接块442配合连接，舵盘连接块442与一定长度的第一弹性纤维材料443配合固定，第一弹性纤维材料443与一个自主设计的扩展结构件配合固定，扩展结构件称为第一固定件444，第一弹性纤维材料443和第一固定件444伸入柔性软体材料固化而成的躯干300内，实现第一关节400的固定和转动。

由图9所示，本实施例中，自主设计的舵盘连接块442底座为圆盘，上面有四个与第一舵盘441相配合的等径螺纹孔，舵盘连接块442底座上方延长出一个中通的矩形方块，第一弹性纤维材料443竖直放置在矩形方块中通空腔内，矩形方块中通的截面形状与第一弹性纤维材料443的截面形状相适应，矩形方块和第一弹性纤维材料443一端侧向挖有两个等径螺纹孔并通过螺纹紧固件固定，第一固定件444中部中通用以与第一弹性纤维材料443配合连接，第一固定件444中间和第一弹性纤维材料443另一端挖有两个等径螺纹孔，第一固定件444侧向挖有两个矩形通孔，增大其与躯干300的接触面积。

由图10、图11所示，本实施例中，第二固定件510为一个多边形方块，第二固定件510顶端与内部空腔连接，放置一块一定形状的浮体材料，浮体材料称为第二浮体材料511，第二固定件510和第二浮体材料511均被柔性软体材料固化在躯干中，第二固定件510的内部、底部和侧向均中通，增大其与躯干300的接触面积，第二固定件510远离头部一端延长出一个凸台，该凸台底部与第二驱动机构520通过螺纹紧固件配合固定。

本实施例中，第二驱动机构520竖直设置在躯干内部，第二驱动机构520的转轴所在一端放置在远离头部的一端，第二驱动机构520上端转轴与舵盘配合连接，称为第二舵盘521，第二舵盘521通过第三连接片522与第三连接块524配合固定，第三连接片522为一个一定长度的直槽口拉伸一定厚度形成的，第三连接块524为一个矩形方块，第三连接片522通过一个连接件紧固箍413与具有一定形状的浮体材料连接，称为第三浮体材料523，实现第二关节500与躯干300的固定。

由图12所示，本实施例中，第三连接块524与第三驱动机构620一端通过螺纹紧固件配合固定，第三驱动机构620竖直设置在躯干内部，第三驱动机构620的转轴所在一端放置在远离头部的一端，第三驱动机构620上端的转轴与舵盘配合连接，称为第三舵盘621，第三舵盘621与舵盘连接块442配合连接，第二弹性纤维材料622放置在舵盘连接块442中部中通的空腔中，矩形方块和第二弹性纤维材料622的一端侧向挖有两个等径螺纹孔并通过螺纹紧固件固定，第二弹性纤维材料622具有一定长度，其另一端深入尾鳍内，第二弹性纤维材料622的另一端侧向挖有两个通孔，增大其与尾鳍330的接触面积，实现第二关节500和第三关节600的固定、转动。

由图13、图14所示，本实施例中，躯干300内部挖有两个空腔，其余均为柔性软体材料构成的柔性形体，靠近头部一端的空腔称为第一空腔150，远离头部的一端的空腔称为第二空腔160，第一空腔150内设置有第一关节400，第二空腔160内设置有第二关节500和第三关节600，躯干300正下方沿着竖直方向中轴面开有一定长度和厚度的缝隙，在躯干正下方沿体侧方向设置了三个相隔一定距离的锁扣340，锁扣340由两个相同单体构成，两个单体相对放置在躯干两侧，每个单体边沿均挖掉具有一定弧度的通孔，增大其与躯干的接触面积，一个单体内环具有螺纹孔，另一个单体内环具有通孔，通过一个螺纹紧固件配合固定。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。