本发明涉及水下仿生机器人，尤其涉及一种胸鳍模块和仿生机器蝠鲼。
背景技术：
1、生物蝠鲼具有圆盘样身体及对称的三角形翼状胸鳍，而且采用不同于一般鱼类的中间鳍/对鳍推进模式，具有较好的运动稳定性、较低的环境扰动、较好的三维机动性、较高的运动效率。研究表明，蝠鲼宽大扁平的翼状胸鳍是其高效率、高机动性游动的关键。仿生机器蝠鲼是基于生物蝠鲼原型，模仿胸鳍的运动特性，使用机械驱动机构与柔性材料制作的一种仿生机器。
2、在实际应用中发现，现有仿生机器蝠鲼多采用柔性驱动方式获得较好的推进性能，其中线驱动型仿生机器蝠鲼的胸鳍模块大多由牵引绳固定不同弦长的胸鳍骨架，使得仿生机器蝠鲼具备一定的运动速度和机动能力，但是，这类胸鳍模块的运动自由度较少，驱动方式单一，难以真实地模仿生物蝠鲼的运动特性，存在运动灵活性差的问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种胸鳍模块和仿生机器蝠鲼，用以解决现有仿生机器蝠鲼的胸鳍模块难以真实地模仿生物蝠鲼的运动特性，存在运动灵活性差的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
3、第一方面，本发明提供一种胸鳍模块，包括：胸鳍主体、柔性鳍尖、第一旋转驱动组件、第二旋转驱动组件和牵引组件；
4、所述胸鳍主体和所述柔性鳍尖沿所述胸鳍模块的展向设置；所述胸鳍主体包括胸鳍骨架和柔性蒙皮，所述胸鳍骨架具有沿所述展向相对设置的根部和尖部，所述柔性蒙皮包覆于所述胸鳍骨架的外侧；
5、所述第一旋转驱动组件和至少部分所述牵引组件设于所述胸鳍骨架的根部；所述第一旋转驱动组件可驱动所述胸鳍骨架绕所述展向转动；所述牵引组件可通过牵引绳驱动所述胸鳍骨架沿所述展向进行弯曲形变，以及驱动所述胸鳍骨架绕所述胸鳍模块的弦向进行摆动；
6、所述第二旋转驱动组件连接于所述胸鳍骨架的尖部和所述柔性鳍尖之间；所述第二旋转驱动组件可驱动所述柔性鳍尖绕所述胸鳍模块的弦向进行摆动。
7、根据本发明提供的一种胸鳍模块，所述胸鳍骨架包括骨架段和弹性件；
8、所述骨架段设有多个，多个所述骨架段沿所述胸鳍模块的展向依次铰接，各个所述骨架段均设有第一孔位和第二孔位；相邻两个所述骨架段的第一孔位之间，以及相邻两个所述骨架段的第二孔位之间均设置有所述弹性件；
9、所述牵引组件包括卷扬总成和牵引绳；所述牵引绳沿所述胸鳍模块的展向延伸设置；所述牵引绳的第一端和所述卷扬总成连接，所述牵引绳的第二端先沿所述根部至所述尖部的延伸方向依次穿设于各个所述骨架段的第一孔位，再沿所述尖部至所述根部的延伸方向穿设于各个所述骨架段的第二孔位，然后与所述卷扬总成连接。
10、根据本发明提供的一种胸鳍模块，所述牵引绳设有两根；两根所述牵引绳沿所述弦向分设于各个所述骨架段的相对侧；每个所述骨架段均设有两个第一孔位和两个第二孔位；两个所述第一孔位沿所述弦向分设于所述骨架段的相对侧；两个所述第二孔位沿所述弦向分设于所述骨架段的相对侧。
11、根据本发明提供的一种胸鳍模块，所述弹性件包括弹簧，所述弹簧套设于所述牵引绳的外侧，所述弹簧夹设于相邻两个所述骨架段之间。
12、根据本发明提供的一种胸鳍模块，所述第一旋转驱动组件包括第一电机和齿轮组；所述第一电机的输出端和所述齿轮组的输入端连接，所述齿轮组的输出端和所述胸鳍骨架的根部连接。
13、根据本发明提供的一种胸鳍模块，所述第二旋转驱动组件包括第一舵机和第一连接架，所述第一舵机设于所述胸鳍骨架的尖部，所述第一舵机的输出端和所述第一连接架的一端连接，所述第一连接架的另一端和所述柔性鳍尖连接。
14、第二方面，本发明提供一种仿生机器蝠鲼，包括：头部舱体、主舱体、第一胸鳍、第二胸鳍和尾鳍；
15、沿所述仿生机器蝠鲼的前进方向，所述头部舱体设于所述主舱体的前端，所述第一胸鳍和所述第二胸鳍分设于所述主舱体的左、右侧，所述尾鳍设于所述主舱体的后端；
16、其中，所述第一胸鳍和所述第二胸鳍均为胸鳍模块。
17、根据本发明提供的仿生机器蝠鲼，所述主舱体内设有电池组件、控制组件和无线通信模块；
18、所述电池组件和所述控制组件电性连接，所述控制组件包括压力传感器、惯性测量单元和控制模组，所述压力传感器、所述惯性测量单元和所述无线通信模块分别与所述控制模组连接，所述控制模组分别与所述第一旋转驱动组件、所述第二旋转驱动组件及所述牵引组件连接；
19、其中，所述压力传感器用于检测所述仿生机器蝠鲼所在水体环境的压力信息，所述惯性测量单元用于为所述仿生机器蝠鲼在水体环境中的移动提供导航信息。
20、根据本发明提供的仿生机器蝠鲼，所述头部舱体内设有视觉探测组件；
21、所述视觉探测组件包括第二舵机、第二连接架和双目摄像机；所述第二舵机的输出端和所述第二连接架的一端连接，所述第二连接架的另一端和所述双目摄像机连接；
22、其中，所述头部舱体背离所述主舱体的一侧的壁面设有可视窗口，所述双目摄像机的镜头朝向所述可视窗口，所述第二舵机的输出端可沿所述胸鳍模块的展向偏转，以改变所述双目摄像机的俯仰角度。
23、根据本发明提供的仿生机器蝠鲼，所述主舱体和所述尾鳍之间设有第三旋转驱动组件；
24、所述第三旋转驱动组件包括第三舵机和第三连接架，所述第三舵机设于所述主舱体内，所述第三舵机的输出端和所述第三连接架的一端连接，所述第三连接架的另一端和所述尾鳍连接；
25、其中，所述第三舵机的输出端可沿所述胸鳍模块的展向偏转，以通过所述第三连接架驱动所述尾鳍摆动。
26、本发明提供的胸鳍模块和仿生机器蝠鲼，既可以通过使用第一旋转驱动组件驱动胸鳍骨架绕展向转动，使得仿生机器蝠鲼的胸鳍模块能够实现模仿生物蝠鲼的胸鳍的前后摆动，也可以通过牵引组件的牵引绳驱动胸鳍骨架沿展向进行弯曲形变，以及驱动胸鳍骨架绕胸鳍模块的弦向进行摆动，实现模仿生物蝠鲼的胸鳍沿其弦向的柔性扑动，还可以通过第二旋转驱动组件驱动柔性鳍尖绕胸鳍模块的弦向进行摆动，可以在第一旋转驱动组件和牵引组件的配合驱动下，使得柔性鳍尖能够模仿生物蝠鲼稳定游动时胸鳍末端的“8”字型运动。这种设置结构，为仿生机器蝠鲼提供了扑动型推进方式，并能够优化仿生机器蝠鲼的胸鳍末端的运动轨迹，从而实现真实地模仿生物蝠鲼的运动特性，并且具有较好的运动灵活性。
技术特征：1.一种胸鳍模块，其特征在于，包括：胸鳍主体、柔性鳍尖、第一旋转驱动组件、第二旋转驱动组件和牵引组件；
2.根据权利要求1所述的胸鳍模块，其特征在于，所述胸鳍骨架包括骨架段和弹性件；
3.根据权利要求2所述的胸鳍模块，其特征在于，所述牵引绳设有两根；两根所述牵引绳沿所述弦向分设于各个所述骨架段的相对侧；每个所述骨架段均设有两个第一孔位和两个第二孔位；两个所述第一孔位沿所述弦向分设于所述骨架段的相对侧；两个所述第二孔位沿所述弦向分设于所述骨架段的相对侧。
4.根据权利要求2所述的胸鳍模块，其特征在于，所述弹性件包括弹簧，所述弹簧套设于所述牵引绳的外侧，所述弹簧夹设于相邻两个所述骨架段之间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的胸鳍模块，其特征在于，所述第一旋转驱动组件包括第一电机和齿轮组；所述第一电机的输出端和所述齿轮组的输入端连接，所述齿轮组的输出端和所述胸鳍骨架的根部连接。
6.根据权利要求1至4任一项所述的胸鳍模块，其特征在于，所述第二旋转驱动组件包括第一舵机和第一连接架，所述第一舵机设于所述胸鳍骨架的尖部，所述第一舵机的输出端和所述第一连接架的一端连接，所述第一连接架的另一端和所述柔性鳍尖连接。
7.一种仿生机器蝠鲼，其特征在于，包括：头部舱体、主舱体、第一胸鳍、第二胸鳍和尾鳍；
8.根据权利要求7所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述主舱体内设有电池组件、控制组件和无线通信模块；
9.根据权利要求7所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述头部舱体内设有视觉探测组件；
10.根据权利要求7所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述主舱体和所述尾鳍之间设有第三旋转驱动组件；
技术总结本发明涉及水下仿生机器人技术领域，提供一种胸鳍模块和仿生机器蝠鲼。上述胸鳍模块包括：胸鳍主体、柔性鳍尖、第一旋转驱动组件、第二旋转驱动组件和牵引组件；胸鳍主体和柔性鳍尖沿胸鳍模块的展向设置；胸鳍主体包括胸鳍骨架和柔性蒙皮；第一旋转驱动组件和至少部分牵引组件设于胸鳍骨架的根部；第一旋转驱动组件可驱动胸鳍骨架绕展向转动；牵引组件可通过牵引绳驱动胸鳍骨架沿展向进行弯曲形变，以及驱动胸鳍骨架绕胸鳍模块的弦向进行摆动；第二旋转驱动组件连接于胸鳍骨架的尖部和柔性鳍尖之间；第二旋转驱动组件可驱动柔性鳍尖绕胸鳍模块的弦向进行摆动。本发明的胸鳍模块能够真实地模仿生物蝠鲼的运动特性，并且运动灵活性好。技术研发人员：吴正兴,李雅婷,王健,谭民受保护的技术使用者：中国科学院自动化研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/13