1.本实用新型涉及一种仿生机器鱼外壳及仿生机器鱼，属于仿生机器鱼改进技术领域。


背景技术：

2.仿生机器鱼，是通过模仿鱼类的特新进行设计的机器人，鱼类在水中具有灵活性高，游动迅速等特点。而研制仿生机器鱼的目的是想让机器人尽可能具备这些特性，方便我们进行水下勘探，水下救援等方面的研究。
3.仿生机器鱼大致由舵机、滚珠丝杆以及外壳这三个主要构件组成。通过舵机的串联以及舵机间的相关关系，来模仿鱼的姿态。而滚珠丝杆则是通过将旋转运动转化成直线运动来改变滑块的位置，进而调整重心来实现鱼体的潜伏。而仿生机器鱼的外壳，在于外形上能够模仿鱼的外形，能够很好的在水中减少阻力之外，还能对水起阻隔作用。
4.通过查阅相关文献以及设计、组装初代样机，发现目前仿生机器鱼存在以下问题：仿生机器鱼的头部基本会采用刚性材料，而且电池、电路板等部件大多会设置在头部，以至于仿生机器鱼的头部会偏笨重、重心难以调整。而且所使用材料密度比较低。再者，对于鱼身，大部分的设计仅是为了满足舵机的运动，缺乏外形设计；满足外形设计时，容易导致难以装配。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种仿生机器鱼外壳，可以减少仿生机器鱼因为组件太过笨重导致的一些运动难以实现的问题，侧面增加了仿生机器鱼的灵活性，更好的贴切鱼体软体的特性。
6.本实用新型的另一目的在于提供一种包含上述仿生机器鱼外壳的仿生机器鱼。
7.本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：
8.一种仿生机器鱼外壳，包括前后依次设置的头部机构、中部机构和尾部机构，所述头部机构包括第一骨架、第二骨架和多块第一切片，所述第一骨架和第二骨架上下设置，多块第一切片前后依次设置，并分别与第一骨架、第二骨架过盈配合，构成鱼的头部形状，所述中部机构包括第三骨架、第四骨架和多块第二切片，所述第三骨架和第四骨架上下设置，多块第二切片前后依次设置，并分别与第三骨架、第四骨架过盈配合，构成鱼的中部形状。
9.进一步的，所述第三骨架和第四骨架均为三个，多块第二切片分为三组，三个第三骨架、三个第四骨架和三组第二切片均为一一对应的关系，三个第三骨架分别为前部的第三骨架、中部的第三骨架和后部的第三骨架，三个第四骨架分别为前部的第四骨架、中部的第四骨架和后部的第四骨架，每组第二切片分别与对应的第三骨架、第四骨架过盈配合，前部的第三骨架与第一骨架固定连接，前部的第四骨架与第二骨架固定连接。
10.进一步的，还包括第一连杆机构和第二连杆机构，所述第一连杆机构位于第三骨架下方，中部的第三骨架和后部的第三骨架设置在第一连杆机构上，所述第二连杆机构位
于第四骨架上方，中部的第四骨架和后部的第四骨架设置在第二连杆机构上。
11.进一步的，所述第一连杆机构上设置有两个第一卡槽，中部的第三骨架和后部的第三骨架分别设置在两个第一卡槽上；所述第二连杆机构上设置有两个第二卡槽，中部的第四骨架和后部的第四骨架设置在两个第二卡槽上。
12.进一步的，三组第二切片从前到后依次为第一组第二切片、第二组第二切片和第三组第二切片，每组第二切片中相邻两块第二切片之间的间距相同，第一组第二切片中相邻两块第二切片之间的间距以及第二组第二切片中相邻两块第二切片之间的间距小于第三组第二切片中相邻两块第二切片之间的间距。
13.进一步的，前部的第三骨架与第一骨架之间、前部的第四骨架与第二骨架之间设置有固定板，所述固定板的上部两侧分别与前部的第三骨架、第一骨架固定连接，固定板的下部两侧分别与前部的第四骨架、第二骨架固定连接。
14.进一步的，所述第一切片和第二切片的厚度相同，且相邻两块第一切片之间的间距相同。
15.进一步的，多块第一切片中最前方的第一切片为块状结构，其余的第一切片以及多块第二切片均为环状结构。
16.进一步的，多块第一切片以及多块第二切片均采用碳纤维材料制成。
17.本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：
18.一种仿生机器鱼，包括权上述的仿生机器鱼外壳。
19.本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：
20.1、本实用新型基于原始的仿生鱼外形结构特点进行改进，使用了切片处理，可以在一定的间距外补回相应的切片，从而既能实现更好的鱼体外形契合，也能实现较好的鱼体游动，通过应用这种切片技术能大幅度减小了鱼体在装配时的难度，而且鱼类属于软体，所以通过分段切片处理，使得仿生机器鱼保持一定的软体特性，增加其灵活性。
21.2、本实用新型的切片采用碳纤维材料制成，与传统仿生机器鱼外壳设计的都是塑料、玻纤等其他材料相比，采用碳纤维材料的切片，抗拉强度、弯曲强度、剪切强度、刚度比大多数的结构材料要高得多，在保持结构稳定的情况下，可以节省空间，方便之后配重提高鱼的整体的密度。
22.3、本实用新型提高了仿生机器鱼的经济效益，一般的仿生机器鱼的外壳制作，会采用整体塑料成型，而目前能够进行该工艺的方法需要开模或3d打印，成本较高，相比之下，切片处理能够在一定程度上减少材料，并且切片采用碳纤维材料制成，而碳纤维材料的成本较低，对于某些地方出现问题，只需要替换碳纤维材料的切片，无论是研制还是之后的改进都能节约不少成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
24.图1为本实用新型实施例的仿生机器鱼的立体结构图。
25.图2为本实用新型实施例的仿生机器鱼的侧视结构图。
26.图3为本实用新型实施例的仿生机器鱼的俯视结构图。
27.图4为本实用新型实施例的外壳中第一骨架的立体结构图。
28.图5为本实用新型实施例的外壳中最前方第一切片的立体结构图。
29.图6为本实用新型实施例的外壳中其余十块第一切片的立体结构图。
30.图7为本实用新型实施例的外壳中第三骨架的立体结构图。
31.其中，1-外壳，101-头部机构，1011-第一骨架，1012-第二骨架，1013-第一切片，102-中部机构，1021-第三骨架，1022-第四骨架，1023-第二切片，103-尾部机构，104-固定板，105-第一连杆机构，106-第二连杆机构，2-第一舵机，3-第二舵机，4-第三舵机。
具体实施方式
32.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.实施例：
34.如图1～图3所示，本实施例提供了一种仿生机器鱼，该仿生机器鱼可以预先通过solidworks建立鱼体三维模型图进行设计，然后再进行实体加工，其包括外壳1、第一舵机2、第二舵机3和第三舵机4，第一舵机2、第二舵机3和第三舵机4均为双轴舵机，且前后依次设置在外壳1内；外壳1包括前后依次设置的头部机构101、中部机构102和尾部机构103，第三舵机4通过安装架安装在尾部机构103上。
35.进一步地，头部机构101包括第一骨架1011、第二骨架1012和十一块第一切片1013，第一骨架1011和第二骨架1012上下设置，目的是对第一切片1013进行纵向限位，第一骨架1011的结构如图4所示，第二骨架1012的结构类似，在此不再说明；由于鱼的头部有些角度突变不大，因此相邻两块第一切片1013之间的间距相同，间距为15cm，每块第一切片1013的厚度为2cm，能使得零件具有一定的刚性，十一块第一切片1013前后依次设置，并分别与第一骨架1011、第二骨架1012过盈配合，使得第一切片1013得以固定，构成鱼的头部形状。
36.具体地，十一块第一切片1013从前到后尺寸依次变大；十一块第一切片1013中，最前方的一块第一切片1013为块状结构，如图5所示，其余十块第一切片1013为环状结构，如图6所示，最前方的一块第一切片1013可以进行位置限定，向外进行第一骨架1011、第二骨架1012的限位。
37.进一步地，中部机构102包括第三骨架1021、第四骨架1022和十一块第二切片1023，所述第三骨架和第四骨架上下设置，目的是对第二切片1023进行纵向限位，十一块第二切片1023前后依次设置，并分别与第三骨架1021、第四骨架1022过盈配合，构成鱼的中部形状。
38.具体地，第三骨架1021和第四骨架1022均为三个，第三骨架1021的结构如图6所示，第四骨架1022的结构类似，在此不再说明，十一块第二切片1023的尺寸变化时不规律
的，十一块第二切片1023为三组，三组第二切片从前到后依次为第一组第二切片、第二组第二切片和第三组第二切片，第一组第二切片有四块第二切片1023，第二组第二切片块有四块第二切片1023，第三组第二切片块有三块第二切片1023，由于鱼的中部有些角度突变大，缩小了间距，本实施例缩小了第一组第二切片中相邻两块第二切片1023之间的间距以及第二组第二切片中相邻两块第二切片1023之间的间距，间距为10cm，第三组第二切片中相邻两块第二切片1023之间的间距与相邻两块第一切片1013之间的间距相同，间距也为15cm，每块第二切片1023为环状结构，每块第二切片1023的厚度与每块第一切片1013的厚度相同，也为2cm，能使得零件具有一定的刚性；三个第三骨架1021、三个第四骨架1022和三组第二切片均为一一对应的关系，三个第三骨架1021分别为前部的第三骨架1021、中部的第三骨架1021和后部的第三骨架1021，三个第四骨架1022分别为前部的第四骨架1022、中部的第四骨架1022和后部的第四骨架1022，每组第二切片分别与对应的第三骨架1021、第四骨架1022过盈配合，前部的第三骨架1021与第一骨架1011固定连接，前部的第四骨架1022与第二骨架1012固定连接。
39.为了使前部的第三骨架1021与第一骨架1011固定连接，前部的第四骨架1022与第二骨架1012固定连接，本实施例在前部的第三骨架与第一骨架之间、前部的第四骨架与第二骨架之间设置固定板104，固定板104将头部机构101和中部机构102划分开来，固定板104的上部两侧分别与前部的第三骨架1021、第一骨架1011固定连接，固定板104的下部两侧分别与前部的第四骨架1022、第二骨架1012固定连接。
40.进一步地，第一骨架1011、第二骨架1012、前部的第三骨架1021、前部的第四骨架1022与固定板104接触的位置上设置有限位孔，通过限位孔可以进行位置确定，而且可以确保整体骨架的稳定。
41.本实施例中，十一块第一切片1013以及十一块第二切片1023均采用碳纤维材料制成，抗拉强度、弯曲强度、剪切强度、刚度比大多数的结构材料要高得多，在保持结构稳定的情况下，可以节省空间，方便之后配重提高鱼的整体的密度。
42.进一步地，本实施例的外壳1还可包括第一连杆机构105和第二连杆机构106，第一连杆机构105位于第三骨架1021下方，中部的第三骨架1021和后部的第三骨架1021设置在第一连杆机构105上，第二连杆机构106位于第四骨架1022上方，中部的第四骨架1022和后部的第四骨架1022设置在第二连杆机构106上。
43.为了使中部的第三骨架1021和后部的第三骨架1021设置在第一连杆机构105上，以及使中部的第四骨架1022和后部的第四骨架1022设置在第二连杆机构106上，本实施例的第一连杆机构105上设置有两个第一卡槽，中部的第三骨架1021和后部的第三骨架1021分别设置在两个第一卡槽上，并通过螺栓进行中部的第三骨架1021和后部的第三骨架1021的固定，同样地，本实施例的第二连杆机构106上设置有两个第二卡槽，中部的第四骨架1022和后部的第四骨架1022设置在两个第二卡槽上，并通过螺栓进行中部的第四骨架1022和后部的第四骨架1022的固定，从而达到切片位置的确定，即可实现鱼体整体结构的限位效果；同时，第一连杆机构105和第二连杆机构106分别安装在第二舵机3、第四舵机4的上端和下端，第二切片1023配合第一连杆机构105、第二连杆机构106进行限位，能够避免因为块状化的外壳而限制了舵机的偏转角度，有效的模仿鱼在水下真实的游动情况。
44.根据以上所述，切片形状尽可能保证鱼的外形，以获得最优的力学性能，因为切片
存在间距，在舵机转动的地方有些地方需要限制外形，如果不进行切片处理，实体会限制了舵机的偏转角度，导致仿生机器鱼不能很好的模仿鱼体游动，进行切片处理可以在一定的间距外补回相应的外形切片，从而既能实现更好的鱼体外形契合，也能实现较好的鱼体游动，并且切片之间的间隔位置可以穿插配重片，可以根据切片设计的宽度再进行配重块的切割进行配合，通过测量计算，需要设计的鱼体密度满足1.0g/cm3。
45.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和约定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.综上所述，本实用新型基于原始的仿生鱼外形结构特点进行改进，使用了切片处理，可以在一定的间距外补回相应的切片，从而既能实现更好的鱼体外形契合，也能实现较好的鱼体游动，通过应用这种切片技术能大幅度减小了鱼体在装配时的难度，而且鱼类属于软体，所以通过分段切片处理，使得仿生机器鱼保持一定的软体特性，增加其灵活性。
47.以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。