本实用新型涉及一种仿生骨架结构，尤其涉及一种基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置。
背景技术：
目前，我国水污染情况越来越受大众关注。若能实时监测水质，尽早发现污染源，提前采取措施，便能减轻污染。现在国内外主要的水质监测的方式有人工采样，浮标法和生物检测法，化学检验法准确度高，但费时费力。浮标监测时效性强，但监测范围有限。而生物检测属于生物友好型，但测试周期长。所以现在出现了一种新的测试方法，通过在待测水域内设置仿生机器鱼，并通过其搭载传感器实现对水质的高精度测量，结合无线通信技术，机器鱼能够将采集的数据发送给接收装置，以提高水质监测的实时性，由于结合仿生机器鱼能够灵活游动的特性，能够实现对一片水域的不同区域进行监测。
目前机器鱼已有三种成熟的推动方式，分别为喷射式、尾鳍推动推动方式、胸鳍和腹鳍推动方式，其中尾鳍推动方式能够实现较大功率的推进，并且最符合金枪鱼等鱼种的游行姿态，所以应用最为广泛，但该结构依然存在以下缺陷：
1、对于仿生鱼的身体和尾部的设计，其推动装置目前存在采用减速箱以及基于偏心轮的电机，结构较为复杂，形态上不能实现真正意义上的仿生。
2、鱼体整体质量较重，并且不能实现对机器鱼的精确控制，无法真正实现模拟金枪鱼等鱼类的复杂运动，不利于仿生机器鱼在复杂环境，如较多障碍物下进行水质监测的任务。
3、尾鳍大多没有精心设计，不符合尾鳍的仿生设计。
技术实现要素：
本实用新型的目的就在于提供一种解决上述问题，结构简单、整体质量轻、运动简单、速度快，能实现精确控制的基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，包括鱼尾骨架和尾鳍，所述鱼尾骨架包括数个环形骨架，且鱼尾骨架连接尾鳍的一端为后端，另一端为前端，所述环形骨架为五个，从前端到后端依次为第一环形骨架到第五环形骨架，且从前端到后端尺寸依次减小；
第一环形骨架和第四环形骨架内各设有一双轴舵机，分别为第一双轴舵机和第二双轴舵机，两双轴舵机上下两端的输出轴各连接一水平的舵机桨；
第一双轴舵机的两舵机桨固定连接第二环形骨架的上下两端，用于带动第二环形骨架水平摆动，第二双轴舵机的两舵机桨固定连接第五环形骨架的上下两端，用于带动第五环形骨架水平摆动，其余相邻环形骨架间固定连接，第一双轴舵机扭矩大于第二双轴舵机，转动频率小于第二双轴舵机；
第五环形骨架朝向尾鳍的一端设有用于固定尾鳍的固定凹槽，所述固定凹槽的凹槽区域竖直设置且朝向尾鳍，所述尾鳍朝向鱼尾骨架的一端插入固定凹槽中可拆卸连接，所述鱼尾骨架外壁包覆有防水橡胶层；
所述鱼尾骨架长度为160mm，尾鳍长度140mm，所述鱼尾骨架前端用于连接鱼头和鱼身，且鱼头和鱼身的总长度为280mm，所述尾鳍面积m为9347mm²，尾鳍对称两端最长距离l=180mm，尾鳍展弦比=l*l/m=3.46。
作为优选：其余相邻环形骨架间固定连接，具体为：环形骨架顶部和底部沿鱼尾骨架长度方向水平设有条形垫片，所述条形垫片中部与环形骨架固定连接，第二、第三、第四环形骨架通过条形垫片固定连接成一整体，且固定连接的环形骨架间设有连接筋。
作为优选：第一、第二环形骨架的垫片，通过竖直设置的转动轴承连接，且当第一双轴舵机带动第二环形骨架水平摆动时，第一、第二环形骨架的垫片通过转动轴承相对旋转；第四、第五环形骨架的垫片，通过竖直设置的转动轴承连接，且当第二双轴舵机带动第五环形骨架水平摆动时，第四、第五环形骨架的垫片通过转动轴承相对旋转。
作为优选：同一环形骨架顶部和底部的条形垫片间固定连接有支撑杆。
作为优选：所述双轴舵机转动角度为0度-180度。
作为优选：所述尾鳍也采用防水橡胶制成。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型采用两个双轴舵机来带动整体的运动，其中，第一双轴舵机在前，第二双轴舵机在后，第一双轴舵机扭矩大，可以轻易带动后部的摆动，从而模拟鱼尾的扭动，实现机器鱼的大幅度转向。第一双轴舵机功能上以控制转向为主，提速为辅，避免了传统单电机转向加速一体化控制带来的对电机性能要求非常高的弊端。第二双轴舵机转动频率大，模拟尾鳍的摆动，能模拟鱼类高速运动时尾鳍高频率的摆动，实现机器鱼游行速度的精确控制。第二双轴舵机功能上以提速为主，控制方向为辅，可以帮助第一双轴舵机完成机器鱼的快速转向。本实用新型采用两个双轴舵机的结合，克服了目前仿生鱼设计中采用减速箱以及基于偏心轮的电机，结构较为复杂，形态上不能实现真正意义上的仿生的缺陷，使本实用新型在结构简单的同时，能实现对机器鱼游行速度和鱼尾姿态等方面的精确控制，从而能够快速、灵活的应对复杂环境。
另外，在选用尾鳍的模型时，我们采用金枪鱼的尾鳍作为模型，并结合机翼展弦比来进行设计，我们设尾鳍面积为m，尾鳍对称两端最长距离为l，则尾鳍展弦比=l*l/m。
附图说明
图1为本实用新型结构立体图；
图2为本实用新型主视图；
图3为本实用新型连接鱼头的示意图。
图中：1、环形骨架；2、尾鳍；3、第一双轴舵机；4、第二双轴舵机；5、舵机桨；6、条形垫片；7、连接筋；8、转动轴承；9、支撑杆；10、固定凹槽；
11、输出轴；12、鱼头。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
实施例1：参见图1到图3，一种基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，包括鱼尾骨架和尾鳍2，所述鱼尾骨架包括数个环形骨架1，且鱼尾骨架连接尾鳍2的一端为后端，另一端为前端，所述环形骨架1为五个，从前端到后端依次为第一环形骨架到第五环形骨架，且从前端到后端尺寸依次减小；
第一环形骨架和第四环形骨架内各设有一双轴舵机，分别为第一双轴舵机3和第二双轴舵机4，两双轴舵机上下两端的输出轴11各连接一水平的舵机桨5；
第一双轴舵机3的两舵机桨5固定连接第二环形骨架1的上下两端，用于带动第二环形骨架水平摆动，第二双轴舵机4的两舵机桨5固定连接第五环形骨架的上下两端，用于带动第五环形骨架水平摆动，其余相邻环形骨架1间固定连接，第一双轴舵机3扭矩大于第二双轴舵机4，转动频率小于第二双轴舵机4；
第五环形骨架朝向尾鳍2的一端设有用于固定尾鳍2的固定凹槽10，所述固定凹槽10的凹槽区域竖直设置且朝向尾鳍2，所述尾鳍2朝向鱼尾骨架的一端插入固定凹槽10中可拆卸连接，所述鱼尾骨架外壁包覆有防水橡胶层；
所述鱼尾骨架长度为160mm，尾鳍2长度140mm，所述鱼尾骨架前端用于连接鱼头12和鱼身，且鱼头12和鱼身的总长度为280mm，所述尾鳍2面积m为9347mm²，尾鳍2对称两端最长距离l=180mm，尾鳍2展弦比=l*l/m=3.46。
本实施例中：其余相邻环形骨架1间固定连接，具体为：环形骨架1顶部和底部沿鱼尾骨架长度方向水平设有条形垫片6，所述条形垫片6中部与环形骨架1固定连接，第二、第三、第四环形骨架通过条形垫片6固定连接成一整体，且固定连接的环形骨架1间设有连接筋7。
第一、第二环形骨架的垫片，通过竖直设置的转动轴承8连接，且当第一双轴舵机3带动第二环形骨架水平摆动时，第一、第二环形骨架的垫片通过转动轴承8相对旋转；第四、第五环形骨架的垫片，通过竖直设置的转动轴承8连接，且当第二双轴舵机4带动第五环形骨架水平摆动时，第四、第五环形骨架的垫片通过转动轴承8相对旋转。
同一环形骨架1顶部和底部的条形垫片6间固定连接有支撑杆9，所述双轴舵机转动角度为0度-180度，所述尾鳍2也采用防水橡胶制成。
本实用新型中，仅仅采用两个双轴舵机和五个环形骨架1，通过特殊的连接方式，结合两个双轴舵机，带动本实用新型的运动。
其连接方式中，第一环形骨架与第二环形骨架间由于设置了第一双轴舵机3，所以能带动第二环形骨架水平摆动，由于第二环形骨架与第三、第四环形骨架固定连接，也就是说，第一环形骨架能带动其后的部件水平摆动，又因为第一双轴舵机3扭矩大，可以轻易带动后部的摆动，从而模拟鱼尾的扭动，实现机器鱼的大幅度转向。第一双轴舵机3功能上以控制转向为主，提速为辅，避免了传统单电机转向加速一体化控制带来的对电机性能要求非常高的弊端。
而第四环形骨架与第五环形骨架间由于设置了第二双轴舵机4，所以能带动第五环形骨架水平摆动，又因为第二双轴舵机4转动频率大，模拟尾鳍2的摆动，能模拟鱼类高速运动时尾鳍2高频率的摆动，实现机器鱼游行速度的精确控制。第二双轴舵机4功能上以提速为主，控制方向为辅，可以帮助第一双轴舵机3完成机器鱼的快速转向。
这样，两个运动的叠加，通过对两个双轴舵机的控制，能实现对机器鱼游行速度和鱼尾姿态等方面的精确控制。不仅克服了现有技术中，推动装置多采用减速箱以及基于偏心轮的电机从而导致结构复杂损耗大的缺陷，还能真正模拟金枪鱼等鱼类的复杂运动。
实施例2：本实用新型中，连接部件均为空心设计，且通过条形垫片6、连接筋7等方式进行连接，整体结构简单，重量轻。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：
1.一种基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，包括鱼尾骨架和尾鳍，所述鱼尾骨架包括数个环形骨架，且鱼尾骨架连接尾鳍的一端为后端，另一端为前端，其特征在于：所述环形骨架为五个，从前端到后端依次为第一环形骨架到第五环形骨架，且从前端到后端尺寸依次减小；
第一环形骨架和第四环形骨架内各设有一双轴舵机，分别为第一双轴舵机和第二双轴舵机，两双轴舵机上下两端的输出轴各连接一水平的舵机桨；
第一双轴舵机的两舵机桨固定连接第二环形骨架的上下两端，用于带动第二环形骨架水平摆动，第二双轴舵机的两舵机桨固定连接第五环形骨架的上下两端，用于带动第五环形骨架水平摆动，其余相邻环形骨架间固定连接，第一双轴舵机扭矩大于第二双轴舵机，转动频率小于第二双轴舵机；
第五环形骨架朝向尾鳍的一端设有用于固定尾鳍的固定凹槽，所述固定凹槽的凹槽区域竖直设置且朝向尾鳍，所述尾鳍朝向鱼尾骨架的一端插入固定凹槽中可拆卸连接，所述鱼尾骨架外壁包覆有防水橡胶层；
所述鱼尾骨架长度为160mm，尾鳍长度140mm，所述鱼尾骨架前端用于连接鱼头和鱼身，且鱼头和鱼身的总长度为280mm，所述尾鳍面积m为9347mm²，尾鳍对称两端最长距离l=180mm，尾鳍展弦比=l*l/m=3.46。
2.根据权利要求1所述的基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，其特征在于：其余相邻环形骨架间固定连接，具体为：环形骨架顶部和底部沿鱼尾骨架长度方向水平设有条形垫片，所述条形垫片中部与环形骨架固定连接，第二、第三、第四环形骨架通过条形垫片固定连接成一整体，且固定连接的环形骨架间设有连接筋。
3.根据权利要求2所述的基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，其特征在于：第一、第二环形骨架的垫片，通过竖直设置的转动轴承连接，且当第一双轴舵机带动第二环形骨架水平摆动时，第一、第二环形骨架的垫片通过转动轴承相对旋转；第四、第五环形骨架的垫片，通过竖直设置的转动轴承连接，且当第二双轴舵机带动第五环形骨架水平摆动时，第四、第五环形骨架的垫片通过转动轴承相对旋转。
4.根据权利要求2所述的基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，其特征在于：同一环形骨架顶部和底部的条形垫片间固定连接有支撑杆。
5.根据权利要求1或2所述的基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，其特征在于：所述双轴舵机转动角度为0度-180度。
6.根据权利要求1或2所述的基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，其特征在于：所述尾鳍也采用防水橡胶制成。
技术总结
本实用新型公开了一种基于骨架结构的双舵机传动鱼尾推进装置，包括鱼尾骨架和尾鳍，所述鱼尾骨架包括数个环形骨架，且鱼尾骨架连接尾鳍的一端为后端，另一端为前端，所述环形骨架为五个，从前端到后端依次为第一环形骨架到第五环形骨架，且从前端到后端尺寸依次减小；第一环形骨架和第四环形骨架内各设有一双轴舵机，第一双轴舵机扭矩大于第二双轴舵机，转动频率小于第二双轴舵机。本实用新型中通过两个双轴舵机的结合，克服了目前仿生鱼设计中采用减速箱以及基于偏心轮的电机，结构较为复杂，形态上不能实现真正意义上的仿生的缺陷，使本实用新型在结构简单的同时，依然能够快速、灵活的运动，以应对复杂环境。
技术研发人员：程渭东;谭伟钊;吴礼红;黄成洋
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：.06.06
技术公布日：.02.07
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