本发明一般涉及机器人领域，尤其涉及仿生水下机器鱼。
背景技术：
仿生水下机器人壳体结构常为复杂流体曲线结构，利用传统的机加工手段制造困难、造价高昂，因此多采用3d打印技术制造。为进一步节省成本，减少3d打印材料的消耗，需要在满足壳体基本结构强度的前提下减小壁厚。
目前水下机器鱼外壳主要有两类，一类作为密封舱需要承压，所以壳厚较大，设计多考虑其耐用性和可靠性；一类作为支撑件和导流件，对壳厚和结构无强制要求，因此其设计细节绝大多数被忽视，设计随意，壳厚和承力部件通常不合理，制造成本大。
技术实现要素：
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种仿生水下机器鱼。
一方面，提供一种仿生水下机器鱼，包括顺次连接的头部，腹壳和尾部，所述头部为底面未封闭的锥形结构，
所述腹壳包括相互连接的上腹壳和下腹壳，所述上腹壳与所述下腹壳均为弧形结构，所述下腹壳底部还安装有配重舱盖，所述腹壳内部用于安装耐压舱，外部用于安装推进器，
所述尾部包括相连的上尾盖和下尾盖。
根据本申请实施例提供的技术方案，不仅通过对整个机器鱼壳体结构进行合理分块，提高整个装置拆装维护的便利性；而且合理考虑整个装置的基本结构强度等问题，减少制造材料的使用，降低制造成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实施例中仿生水下机器鱼外部结构示意图；
图2为本实施例中仿生水下机器鱼头部结构示意图；
图3为本实施例中仿生水下机器鱼上腹壳结构示意图；
图4为本实施例中仿生水下机器鱼下腹壳结构示意图；
图5为图4另一角度示意图；
图6为本实施例中仿生水下机器鱼配重舱盖结构示意图；
图7为本实施例中仿生水下机器鱼上尾盖结构示意图；
图8为图7另一角度示意图；
图9为本实施例中仿生水下机器鱼下尾盖结构示意图；
图10为图9另一角度示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，本实施例提供一种仿生水下机器鱼，包括顺次连接的头部1，腹壳和尾部，所述头部为底面未封闭的锥形结构，
所述腹壳包括相互连接的上腹壳2和下腹壳3，所述上腹壳2与所述下腹壳3均为弧形结构，所述下腹壳3底部还安装有配重舱盖4，所述腹壳内部用于安装耐压舱，外部用于安装推进器，
所述尾部包括相连的上尾盖5和下尾盖6。
本实施例中的仿生水下机器鱼将整个装置的壳体结构进行合理分块，提高了整个装置拆装维护的便利性，同时头部、腹壳、尾部等结构相连接起来后形成一个整体上下左右对称的流线型结构，且整个装置的壳体厚度均设置的相同，本实施例中的结构优选的采用3d打印的方式进行各个部件的制备，本实施例中优选的将壳体的厚度均设置为3mm，不仅能够满足整机的基本结构强度，而且不会造成打印材料的消耗，降低制造成本；本实施例中若没有特殊强调，则该机器鱼装置壳体每个部分的厚度均相同，在需要加厚的地方会进行说明。
进一步的，所述头部1上开有多个第一通孔11，所述第一通孔11两两对称设在所述头部1上；所述第一通孔11至少设置在所述头部1的最上端和最下端。
如图2所示为本实施例中仿生水下机器鱼头部示意图，其中头部上开多个第一通孔，该第一通孔均为进水口，便于整个机器鱼进入水中之后快速的排气进水，达到平衡；其中至少在头部的上下两端开设第一通孔，因为当机器鱼进入水面后头部的最下端最先接触到水面，在头部的上下两端开第一通孔排气进水的效率最高；图2所示的头部优选的开设有八个进水孔，根据实际需求也可以再多开进水孔实现上述功能。
进一步的，所述头部1与所述腹壳插接连接，所述头部1上至少对称设有两个插固件，两个所述插固件设在所述头部壳体内壁上且部分伸出所述头部壳体；所述腹壳上设有与所述插固件配合的孔。
其中头部和腹壳为插接连接，同时增加螺栓进行紧固，一方面实现头部与腹壳的简单连接，另一方面保证该连接的有效性。本实施例中优选的在头部上设置两个插固件，分别设置在头部的上端和下端，上端的插固件连接上腹壳，下端的插固件连接下腹壳，其中上下腹壳上都设有用于插入插固件的孔。
进一步的，设在所述头部上端的为第一插固件12，所述第一插固件12包括伸出所述头部的两根插条，所述两根插条之间留有过线槽14；设在所述头部下端的为第二插固件13，所述第二插固件13包括伸出所述头部的一根插条；
每根所述插条上设有上下贯穿的第二通孔15，所述第二通孔15用于穿过螺栓，每根所述插条侧面均开有方孔16，每个所述方孔16与所述第二通孔15一一对应设置。
设置在头部上端的第一插固件包括两根插条，之间留有过线槽，供头部和腹壳连接处走线使用，优选的该过线槽的宽度为10mm；插条上下贯穿的第二通孔用来穿过螺栓，并且在插条侧面开方孔，在方孔内放置四角螺母，用于与穿过第二通孔的螺栓紧固，同时将螺母放置在方孔内便于拆装。如图2所示，其中在头部壳体内壁上设有插固件，其中插条会承受机器鱼运动时产生的垂向力，因此在插固件与头部壳体连接的位置均进行了架构，并且优选的采用一体3d打印形成；另外，在腹壳上安装螺栓的位置处均进行壳体的加厚。
进一步的，所述上腹壳2与所述下腹壳3为螺栓连接，所述螺栓连接处壳体厚度为螺栓孔直径的3-4倍。
如图3和图4、5所示为上腹壳和下腹壳结构示意图，上下腹壳弧形两边设置连接孔，用于螺栓连接固定两个部分，在需要进行螺栓连接的位置进行加厚，并一体打印成型，加厚的厚度为螺栓孔直径的3-4倍，上述数值是通过仿真软件进行分析得出的，使得形成的结构既保证了连接强度，又不会浪费制作材料。所述上腹壳上还开有多个螺纹孔或者通孔，用于安装机器鱼外部的搭载件，设置这些螺纹孔和通孔的地方的壳体均进行加厚，加厚的具体情况可以根据仿真软件的仿真分析进行确定。
进一步的，所述上腹壳2内壁与所述下腹壳3内壁均设有多条圆弧肋板21，所述肋板21沿上腹壳2或者所述下腹壳3周向设置，所述肋板21厚度与壳体厚度相同，所述肋板21与所述壳体连接处设有圆角。
如图3和图4所示，本实施例中上腹壳和下腹壳内壁上设有多条肋板，上下腹壳设置的肋板均为一一对应的结构，肋板沿上下腹壳的周向设置，其厚度与腹壳的壳体厚度相同，并且肋板与腹壳曲面连接的地方设置圆角，防止应力集中损坏壳体，优选的设置的圆角半径为3mm；本实施例中优选的在上腹壳和下腹壳内壁上均设置了五条肋板，设置在中间位置的肋板是用来承载圆柱状的耐压舱的，其中该肋板的直径设置的与耐压舱的直径相同，只要是为了加强腹壳壳体的承载性能，缓解3d打印工艺制备后的尺寸变形等问题。
进一步的，所述上腹壳2与所述下腹壳3中间位置的肋板直径等于耐压舱直径，所述两侧肋板直径小于耐压舱直径。
本实施例中中间肋板的两侧还设有肋板，两侧的肋板均用来固定耐压舱的筒体，通常采用螺栓固定的方式，因此在两侧的肋板上开用于穿过螺栓的通孔，并且将两侧的肋板直径设置的小于耐压舱的直径，一方面为了便于耐压舱筒体的固定，防止其转动，另一方面还能有效防止耐压舱筒体左右窜动。附图中所示，最左侧即与尾部相连的肋板上去除一部分，设有一定的凹槽，主要用于尾部舵机的走线和安装。
进一步的，所述下腹壳3中间位置设有向两侧伸出的翼板32，所述翼板32用于固定鱼翼；所述下腹壳3靠近所述翼板32位置设有豁口34，所述上腹壳2与所述下腹壳3豁口34对应的位置也设有豁口34，所述豁口34用于安装推进器固定架。
如图4所示，本实施例的下腹壳上还设有翼板，翼板设置在下腹壳中间位置，翼板上还开有螺纹孔，用来固定安装机器鱼的鱼翼，其中靠近翼板的壳体上设有豁口，该豁口用来安装推进器固定架，上腹壳与下腹壳相对应，相应的位置上也设有豁口。本实施例中上腹壳与下腹壳与尾部连接的位置均进行加厚，且该加厚结构为三棱柱状，防止尾部摆动绷断相连接的板。
进一步的，所述下腹壳3上设有凹槽33，所述凹槽33开口面向所述机器鱼外部；所述凹槽33内均匀设有多个第一凸台35，所述第一凸台35上设有螺纹孔和螺母槽；所述凹槽33内均匀开设有多个第三通孔36，所述第三通孔36用于固定配重块；
所述配重舱盖4靠近所述下腹壳3的面上设有多个第二凸台41，所述第二凸台41与所述第一凸台35一一对应设置，所述第二凸台41上也设有螺纹孔。
如图5所示，本实施例中在下腹壳上还设有凹槽，该凹槽用来放置配重块，便于调整整个装置的重心和浮心，该凹槽的开口向外设置，便于配重块的放置；其中在凹槽内还设有多个第一凸台，本实施例的图中优选的设置了六个凸台，两两对称设置在凹槽中，如图7所示，同时在配重舱盖上设置第二凸台，第二凸台与第一凸台一一对应设置，凸台上分别设置螺纹孔等等，配重舱盖与下腹壳通过螺栓连接，螺栓即安装在凸台上，这些凸台均进行加厚设置，满足该连接位置的机构强度要求。本实施例的凹槽上还开有多个第三通孔，通过第三通孔进行配重块的固定。本实施例中将用于放置配重块的凹槽向外设置，经过配重舱盖进行固定，不需要打开上腹壳和下腹壳就能进行配重，调整整个装置的重心等，操作更加方便。
进一步的，所述上尾盖5上设有第一平台51，所述下尾盖6上设有第二平台61，所述第一平台51与所述第二平台61之间用于安装舵机，所述第一平台51与所述第二平台61相对的面上均设有多个第三凸台52，所述第三凸台52侧面还设有加强板；所述下尾盖6上还设有至少两个第四通孔63，所述下尾盖上还开有多个走线槽64。
如图7至图10所示为上尾盖和下尾盖的结构示意图，上尾盖和下尾盖的壳体厚度与其他未加厚的位置相同，其中上尾盖和下尾盖上分别都设有平台，在两个平台之间进行舵机的安装，因为两个平台需要承受安装在尾部的舵机的扭矩，因此对第一平台和第二平台进行加厚，平台厚度设置的为尾部壳体厚度的3-4倍；进一步的，在两个平台上还设置多个第三凸台，第三凸台的侧面设加强板，通过第三凸台进一步对尾部的平台进行加固，本实施例中优选的在每个平台上设置三个第三凸台，并且三个第三凸台呈三角形结构排列。本实施例中的腹壳与尾部也采用螺栓连接的方式，因此在尾部设置螺纹孔的位置进行加厚，该机器鱼尾部摆动扭矩大，存在撕裂、绷断尾部和腹壳的风险因此通过增加腹壳与尾部连接的点进行加固。
本实施例中下尾盖上设置第二平台，加厚情况以及凸台设置情况均与第一平台相同，另外，在下尾盖上设置至少两个第四通孔，通过该第四通孔便于对腹壳壳体进行拆装以及对耐压舱进行连接，采用的工具能够在不拆卸任何外壳的情况下通过该第四通孔进行相应结构的拆卸。如图10所示，在下尾盖上还设有走线槽，本实施例中优选的在第二平台边缘设置两个凹槽，壳体上设置两个凹槽，凹槽之间为镂空结构，通过设置凹槽用于舵机走线。
本实施例中提供的机器鱼首选对壳体进行合理的分块，提高整个装置拆装维护的便利性；另外，本装置在满足整个装置基本结构强度、关键承力部件结构强度的要求下，尽量减少材料的消耗，降低制造成本；最后，本装置中合理的进行孔和槽的设置，用作走线等功能，有利于整个装置外部设备的搭载。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
技术特征：
1.一种仿生水下机器鱼，其特征在于，包括顺次连接的头部，腹壳和尾部，所述头部为底面未封闭的锥形结构，
所述腹壳包括相互连接的上腹壳和下腹壳，所述上腹壳与所述下腹壳均为弧形结构，所述下腹壳底部还安装有配重舱盖，所述腹壳内部用于安装耐压舱，外部用于安装推进器，
所述尾部包括相连的上尾盖和下尾盖。
2.根据权利要求1所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，所述头部上开有多个第一通孔，所述第一通孔两两对称设在所述头部上；所述第一通孔至少设置在所述头部的最上端和最下端。
3.根据权利要求2所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，所述头部与所述腹壳插接连接，所述头部上至少对称设有两个插固件，两个所述插固件设在所述头部壳体内壁上且部分伸出所述头部壳体；所述腹壳上设有与所述插固件配合的孔。
4.根据权利要求3所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，设在所述头部上端的为第一插固件，所述第一插固件包括伸出所述头部的两根插条，所述两根插条之间留有过线槽；设在所述头部下端的为第二插固件，所述第二插固件包括伸出所述头部的一根插条；
每根所述插条上设有上下贯穿的第二通孔，所述第二通孔用于穿过螺栓，每根所述插条侧面均开有方孔，每个所述方孔与所述第二通孔一一对应设置。
5.根据权利要求1所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，所述上腹壳与所述下腹壳为螺栓连接，所述螺栓连接处壳体厚度为螺栓孔直径的3-4倍。
6.根据权利要求5所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，所述上腹壳内壁与所述下腹壳内壁均设有多条圆弧肋板，所述肋板沿上腹壳或者所述下腹壳周向设置，所述肋板厚度与壳体厚度相同，所述肋板与所述壳体连接处设有圆角。
7.根据权利要求6所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，所述上腹壳与所述下腹壳中间位置的肋板直径等于耐压舱直径，所述两侧肋板直径小于耐压舱直径。
8.根据权利要求6所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，所述下腹壳中间位置设有向两侧伸出的翼板，所述翼板用于固定鱼翼；所述下腹壳靠近所述翼板位置设有豁口，所述上腹壳与所述下腹壳豁口对应的位置也设有豁口，所述豁口用于安装推进器固定架。
9.根据权利要求6所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，所述下腹壳上设有凹槽，所述凹槽开口面向所述机器鱼外部；所述凹槽内均匀设有多个第一凸台，所述第一凸台上设有螺纹孔和螺母槽；所述凹槽内均匀开设有多个第三通孔，所述第三通孔用于固定配重块；
所述配重舱盖靠近所述下腹壳的面上设有多个第二凸台，所述第二凸台与所述第一凸台一一对应设置，所述第二凸台上也设有螺纹孔。
10.根据权利要求1所述的仿生水下机器鱼，其特征在于，所述上尾盖上设有第一平台，所述下尾盖上设有第二平台，所述第一平台与所述第二平台之间用于安装舵机，所述第一平台与所述第二平台相对的面上均设有多个第三凸台，所述第三凸台侧面还设有加强板；所述下尾盖上还设有至少两个第四通孔，所述下尾盖上还开有多个走线槽。
技术总结
本申请公开了一种仿生水下机器鱼，包括顺次连接的头部，腹壳和尾部，所述头部为底面未封闭的锥形结构，所述腹壳包括相互连接的上腹壳和下腹壳，所述上腹壳与所述下腹壳均为弧形结构，所述下腹壳底部还安装有配重舱盖，所述腹壳内部用于安装耐压舱，外部用于安装推进器，所述尾部包括相连的上尾盖和下尾盖。根据本申请实施例提供的技术方案，不仅通过对整个机器鱼壳体结构进行合理分块，提高整个装置拆装维护的便利性；而且合理考虑整个装置的基本结构强度等问题，减少制造材料的使用，降低制造成本。
技术研发人员：梁新;王成才;陈嘉真;杨子赫;孙英顺
受保护的技术使用者：中电科海洋信息技术研究院有限公司
技术研发日：.11.07
技术公布日：.01.17
