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基于BCF推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法

基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法
技术领域
1.该发明属于机器人技术应用领域，具体涉及到一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人的机械结构、运动方式。可以满足水下避障以及管道质量检查等功能，也可以应用在自然环境观测野生生物活动，为野外研究提供新的解决方案。此外也可应用于商业、科研等其它领域。

背景技术：

2.适应各种水下复杂环境的机器人是当今机器人研究领域最为前沿的课题之一，它集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等多门学科于一体，反映了一个国家的智能化和自动化研究水平，同时也作为一个国家高科技实力的重要标志，各发达国家在该领域相继投入巨资开展研究。
3.身体/尾鳍推进模式(body and/or caudal fin, bcf) bcf 推进通过躯干伸缩波动和尾鳍摆动形成推力，游动速度快、效率高、快速启动性能高，适合长时间、长距离高速度的游动或需要瞬时加速或转向的场合。此外，按鱼类运动的形态特征，bcf 推进又可分为两类：波动式推进和摆动式推进。波动式鱼类在游动过程中通过身体波动产生推进波，推进波方向与鱼体运动方向相反，波速比鱼体运动速度快。摆动式鱼类在游动推进时鱼鳍或尾柄绕轴线或基体转动，运动不产生完整波形。而本发明则是属于波动式推进的仿生机器鱼。
4.比较国内一些机构的具有相似运动的仿生鱼类机器人，北京中科无限教育科技有限公司研制的一种用于环境监测的仿生鱼结构cn202022538937.8其摆动机构依靠电机左侧输出轴与主动带轮相接，主动带轮外径表面通过同步带与从动带轮进行同步转动，从动带轮内中部设置有驱动轴，以此实现仿生摆动；温州职业技术学院的一种新型机器仿生鱼cn201320870892.1通过胸鳍和尾鳍的共同协作可以实现多样的水下运动，胸鳍就像飞机的主体机翼或者水平机翼控制飞机的升潜一样，在鱼体高速游动情况下，胸鳍作为升降舵控制鱼体升潜；北京斯派得文化传播有限公司的一种用于鱼监测和诱导的仿生鱼cn202122120426.9通过伺服电机带动扭动臂进行转动，通过u型连接架与转动杆进行连接，则可以带动转动杆进行往复摆动，通过连接杆与尾鳍进行连接，则可以带动尾鳍进行同步摆动，从而能够推动仿生鱼主体在水中前行；苏州大学应用技术学院的一种智能观赏仿生鱼cn201420414492.4鱼尾舵机分别固定在两个舵机架上，两个u型架分别连接鱼尾前舵机和鱼尾后舵机的输出轴，两个舵机架和两个u型架分别通过两个l型架连接，鱼尾前舵机和鱼尾后舵机串连，形成相对转动的关节。这类仿生鱼类机器人普遍采用水下舵机，而水下舵机的价格较贵，而采用普通舵机的仿生鱼类项目较为少见。其以较低廉的成本，外加合理有效的防水措施，实现并达到同等项目的实验结果，这种方法在国内并未开展具体研究。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于利用带鱼的外形特征和游动特点，通过建模仿真、3d打印、单片
机控制以及水下测试等过程，以实现一种能满足水下避障以及管道质量检查等功能的多关节仿生带鱼机器人的制作，最终有效减少人工水下作业的需要。
6.一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人，其特征在于：包括带鱼头部、n个身体单元、带鱼尾部；上述带鱼头部由头部上部外壳、头部下部外壳以及安装于头部下部外壳内的系统板、电池、视觉识别模块、重心调节机构组成；该重心调节机构由鱼头第一内置电机、鱼头移动配置块、鱼头第二内置电机、导杆、螺杆、鱼头偏转配置块组成；其中螺杆安装于鱼头第二内置电机输出轴，鱼头第二内置电机以及上述导杆固定于头部外壳内；鱼头移动配置块安装于螺杆和导杆上，且鱼头移动配置块的螺纹孔与螺杆相互旋合；鱼头第一内置电机安装在鱼头移动配置块上，鱼头偏转配置块安装在鱼头第一内置电机的输出轴上。
7.上述身体单元包括身体单元上部外壳、身体单元上部外壳通过背鳍支撑架安装于身体单元上部外壳的背部鳍片、通过腹鳍支撑架安装于身体单元下部外壳的腹部鳍片；还包括安装于身体单元下部外壳内的身体单元舵机、身体单元舵机舵盘、身体单元输出轴、身体单元轴承；其中身体单元输出轴与身体单元轴承配合后，并通过身体单元舵机舵盘固定于身体单元舵机输出旋转轴处，身体单元舵机固定在身体单元下部外壳的内部；身体单元输出轴末端伸出身体单元上部外壳；其中带鱼尾部由鱼尾上部外壳、鱼尾上部外壳、鱼尾舵机、鱼尾舵机舵盘、鱼尾输出轴、鱼尾输出轴处轴承、鱼尾末端薄片组成；其中鱼尾输出轴与鱼尾输出轴处轴承配合后，并通过鱼尾舵机舵盘固定在鱼尾舵机输出旋转轴处，鱼尾舵机固定在鱼尾下部外壳的内部；鱼尾输出轴末端伸出鱼尾上部外壳；上述头部上部外壳与相邻的第一个身体单元输出轴相连，身体单元上部外壳与其后方相邻的身体单元输出轴相连；最后一个身体单元上部外壳与鱼尾输出轴相连；上述n个身体单元和带鱼尾部内部各配置有四个配置块，四个配置块分别位于上、下、左、右，对称布置。
8.上述基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人的运动方法，其特征在于包括以下过程：首先，将多关节仿生带鱼机器人的背部鳍片和腹部鳍片分别处于水平面的正上方、正下方时的姿态，称作竖直姿态，将多关节仿生带鱼机器人的背部片鳍和腹部鳍片都处于水平面上的姿态，称作水平姿态。将每个身体单元与靠近带鱼头部方向的相邻身体单元夹角称之为前向偏置角，与远离带鱼头部方向的相邻身体单元的夹角称之为后向偏置角，相对于前进方向左偏为正值，相对于运动方向右偏为负值；将多关节仿生带鱼机器人的身体上下对称平面的对称线称为身体中线，身体中线的正方向为由带鱼尾部指向带鱼头部，当带鱼头部偏向水平面上部时，将身体中线正方向与水平面的夹角称之为仰角，当带鱼头部偏向水平面下部时，将身体中线正方向与水平面的夹角称之为俯角；带鱼头部配置一个重心调节机构；后面n个身体单元和带鱼尾部内部都配置有四个配置块，四个配置块分上下、左右各两个，对称布置，安装时通过调整配置块的位置，实现每个身体单元或带鱼尾部的重心与浮心相互重合；整体水平竖直转化：带鱼头部存在重心调节机构，在竖直游动或水平游动的过程中，通过鱼头第一内置电机转动带鱼头部偏转配置块，调节重心左右移动；由于重心与浮心
不在同一竖直线上，会产生偏转力矩，从而使得多关节仿生带鱼机器人逐步由竖直姿态转变为水平姿态，或由水平姿态变为竖直姿态；整体竖直前向游动：所有身体单元的摆动频率、摆动幅度完全一样，但存在固定、相等的相位差，从而达到标准正弦波式的运动；采用柔性的背部鳍片和腹部鳍片，在左右摆动的时候，各个身体单元的竖直截面与背部鳍片和腹部鳍片的柔性面，同时对水产生向后的作用力，水对多关节仿生带鱼机器人产生向前的推力，实现整体前向运动；整体竖直向左侧或右侧转向游动：靠近带鱼头部的若干身体单元保持相对静止，同时具有固定的前向偏置角；靠近带鱼尾部的若干身体单元摆动频率完全一致，但摆动幅度存在线性增加的关系，同时具有固定的相位差；采用柔性的背部鳍片和腹部鳍片，在左右摆动的时候，各个身体单元的竖直截面与背部鳍片和腹部鳍片的柔性面，同时对水产生向后的作用力，水对机器人产生向前的推力；当前行偏置角为正值，水对右侧的推力大于左侧，受到不平衡的力，即左转扭矩，实现左转；当前行偏置角为负值，水对左侧的推力大于右侧，受到不平衡的力，即右转扭矩，实现右转。
9.上述基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人的运动方法，其特征在于包括以下过程：通过带鱼头部的重心调节机构的相关运动实现俯仰转化，具体实现如下：初始状态时，鱼头移动配置块位于导轨中间位置，鱼头偏转配置块位于鱼头第一内置电机轴线的正上方，；此时，带鱼头部的重心与浮心相重合，多关节仿生带鱼机器人在水中呈现竖直悬浮状态；鱼头第二内置电机通过螺杆的转动带动鱼头移动配置块向着带鱼头部的前部运动，等鱼头移动配置块到达一定位置时，上部的鱼头偏转配置块由上部向下部转动180度，鱼头偏转配置块处于鱼头第一内置电机输出轴轴线下方，此时带鱼头部的重心位于带鱼头部的前下段位置；在整个鱼头移动配置块运动过程中，带鱼头部重心逐渐向前移动，重力与浮力之间形成一个转矩，从而带动多关节仿生带鱼机器人身体部分实现向下的翻转运动，当改变后的重心与浮心重新在一条垂直线上时，停止向下翻转，到达目标的俯视姿态，该俯视的程度，即俯角的大小，与鱼头移动配置块向前移动位移大小成正比；而当要实现仰视的姿态时，鱼头第二内置通过螺杆转动带动鱼头移动配置块向着带鱼头部的后部运动，等鱼头移动配置块到达一定位置时，上部的鱼头偏转配置块由上部向下部转动180度，鱼头偏转配置块处于鱼头第一内置电机输出轴轴线的正下方，此时带鱼头部的重心偏向鱼头的后下段位置；在整个鱼头移动配置块运动过程中，带鱼头部重心逐渐向后移动，重力与浮力之间形成一个转矩，从而带动多关节仿生带鱼机器人身体部分实现向上的翻转运动，当改变后的重心与浮心重新在一条垂直线上时，停止向上翻转，到达目标仰视的姿态，该仰视的程度，即仰角的大小，与鱼头移动配置块向后移动位移大小成正比。
10.本发明与现有技术相比有如下优点：1.相较于以往的少关节仿生鱼，实现一种多关节仿生带鱼机器人的制作。
11.2.每个关节设置有一个舵机，实现一种多关节仿生带鱼机器人的协调运动。
12.3. 本发明的结构简单、运动原理清晰、运动实现方便。
13.4.本发明能够实现多关节仿生带鱼机器人在水中高机动性能的游动，具有高效，低耗，环境适应性强的特点。
14.5.带鱼头部内部安装有一个重心调节机构，可以实现包括上下俯仰、水平翻滚等姿态的转变。
15.所述的一种多关节仿生带鱼机器人,其特征在于:身体主体由多个类似的身体单元构成；各个腹部鳍片，背部鳍片结构均相同。该对称结构设计，结构简单、运动原理清晰，有利于机器人的运动稳定。
附图说明
16.图1是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法斜视总体图；图2是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法模块分解示意图；图3是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法鱼头结构分解示意图；图4是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法中间关节结构分解示意图；图5是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法鱼尾结构分解示意图；图6是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法在水中由垂直游动转变为水平游动的运动示意图；图7是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法在水下管道转弯的运动示意图；图8是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法在水中实现上下俯仰的运动示意图；图9是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法在水中实现左右翻滚的运动示意图；图10是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法在水中由竖直游动逐渐变换为水平游动的运动示意图；图11是本发明一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法身体关节部分（z1~z5）和鱼尾部分（w1）内部用于调节重心和浮心于一点的内部配置块分布示意图；图1-11中标号名称：带鱼头部t1；身体单元z1；身体单元z2；身体单元z3；身体单元z4；身体单元z5；带鱼尾部w1；头部上部外壳a1；鱼头第一内置电机a2；鱼头移动配置块a3；鱼头第二内置电机a4；鱼头第二电机固定匣a5；鱼头密封圈a6；头部下部外壳a7；视觉识别模块a8；航模电池a9；系统板a10；导杆11；螺杆a12；鱼头偏转配置块a13；背部鳍片b1；背鳍支撑架b2；身体单元上部外壳b3；第一密封圈b4；身体单元轴承b5；第一螺钉b6; 身体单元输出轴b7；第二密封圈b8；身体单元舵机舵盘b9；身体单元舵机b10；身体单元下部外壳b11；腹部鳍片b12；腹鳍支撑架b13；鱼尾上部外壳c1；鱼尾输出轴处密封圈c2；鱼尾输出轴处轴承c3；鱼尾输出轴c4；鱼尾舵机舵盘c5；鱼尾舵机固定螺钉c6；鱼尾舵机c7；鱼尾密封圈c8；鱼尾下部外壳c9；鱼尾末端薄片c10。其中x、y、z为对应三维空间坐标系。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明：结合图1-8，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，包括带鱼头部t1；身体单元z1；身体单元z2；身体单元z3；身体单元z4；身体单元z5；带鱼尾部w1；头部上部外壳a1；鱼头第一内置电机a2；鱼头移动配置块a3；鱼头第二内置电机a4；鱼头第二电机固定匣a5；鱼头密封圈a6；头部下部外壳a7；视觉识别模块a8；航模电池a9；系统板a10；导杆11；螺杆a12；鱼头偏转配置块a13；背部鳍片b1；背鳍支撑架b2；身体单元上部外壳b3；第一密封圈b4；身体单元轴承b5；第一螺钉b6; 身体单元输出轴b7；第二密封圈b8；身体单元舵机舵盘b9；身体单元舵机b10；身体单元下部外壳b11；腹部鳍片b12；腹鳍支撑架b13；鱼尾上部外壳c1；鱼尾输出轴处密封圈c2；鱼尾输出轴处轴承c3；鱼尾输出轴c4；鱼尾舵机舵盘c5；鱼尾舵机固定螺钉c6；鱼尾舵机c7；鱼尾密封圈c8；鱼尾下部外壳c9；鱼尾末端薄片c10。
18.结合图1、2、3，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，包括带鱼头部t1；身体单元z1；身体单元z2；身体单元z3；身体单元z4；身体单元z5；带鱼尾部w1。头部下部外壳a7后端连接处上表面凹孔及连接处下表面凹孔，分别与身体单元z1的前端上部输出轴及下部连接处凸台相配合，呈现两两扣合的连接方式。图2中只给出了多关节仿生带鱼机器人身体单元z1~z5。理论上有z1~zn个。至此，图2中z1~z5的外形结构完全相同，z1~z5之间以及它们和w1的连接方式也与头部下部外壳a7和身体单元z1的连接方式相同。
19.结合图6，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，所有关节的摆动频率、摆动幅度完全一样但存在固定、相等的相位差，从而达到标准正弦波式的运动；采用柔性的背部鳍片和腹部鳍片，在左右摆动的时候，各个身体单元的竖直截面与背部鳍片和腹部鳍片的柔性面，同时对水产生向后的作用力，水对多关节仿生带鱼机器人产生向前的推力。实现整体前向运动。
20.结合图7，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，将每一个身体单元与靠近带鱼头部方向的相邻身体单元夹角称之为前向偏置角，与远离带鱼头部方向的相邻身体单元夹角称之为后向偏置角，相对于前进方向左偏为正值，相对于运动方向右偏为负值。靠近带鱼头部的若干关节保持相对静止，同时具有固定的前向偏置角。靠近带鱼尾部的若干关节摆动频率完全一致，但摆动幅度存在线性增加的关系，同时具有固定的相位差。采用柔性的背部鳍片和腹部鳍片，在左右摆动的时候，各个身体单元的竖直截面与背部鳍片和腹部鳍片的柔性面，同时对水产生向后的作用力，水对多关节仿生带鱼机器人产生向前的推力。当前行偏置角为正值，水对右侧的推力大于左侧，产生不平衡的力，即左转扭矩，实现整体左转运动。
21.结合图7，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，其中通过各个身体单元往复循环运动，可以实现多关节仿生带鱼机器人在水下模拟正弦波往复摆动，单独改变一个或同时改变多个身体单元的前向偏置角，推动水流，可增大运动推力，提高运动速度、同时减少转弯半径、提高转弯效率。
22.结合图6和图7，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，其中通过各个身体单元往复循环运动，可以实现多关节仿生带鱼机器人在水中模拟正
弦波式的往复摆动，改变整体的往复循环运动频率、幅度，推动水流，可增大运动推力、提高运动速度、提高运动机动性。
23.结合图8，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，带鱼头部存在重心调节机构，在竖直游动的过程中，通过鱼头第二内置电机a4转动螺杆a12,鱼头移动配置块向前或向后移动，从而调节重心向前或向后移动。由于重心与浮心不在同一竖直线上，会产生偏转力矩，从而使得多关节仿生带鱼机器人的身体中线与水平面产生一定的俯仰角，实现上下俯仰的姿态调节。
24.结合图9，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，带鱼头部存在重心调节机构，在竖直游动的过程中，通过鱼头第一内置电机a2正向转动或反向转动鱼头偏转配置块a13,由于重心与浮心不在同一竖直线上，会产生偏转力矩，可使多关节仿生带鱼机器人顺时针翻转或逆时针翻转。从而实现左右翻转的姿态调节。
25.结合图9、10，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，带鱼头部存在重心调节机构，在竖直游动的过程中，通过鱼头第一内置电机a2转动鱼头偏转配置块a13，调节带鱼头部的重心。由于重心与浮心不在同一竖直线上，会产生偏转力矩，从而使得多关节仿生带鱼机器人在水中游动过程中逐步由竖直姿态转变为水平姿态。
26.结合图11，本实施例为一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，后面5个身体单元（z1~z5）和带鱼尾部（w1）内部都配置有四个配置块，四个配置块分上下、左右各两个，对称布置，安装时通过调整配置块的位置，实现每个身体单元（z1~z5）或带鱼尾部（w1）的重心与浮心相互重合。

技术特征：

1.一种基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人，其特征在于：包括带鱼头部、n个身体单元、带鱼尾部；上述带鱼头部由头部上部外壳（a1）、头部下部外壳（a7）以及安装于头部下部外壳（a7）内的系统板（a10）、电池（a9）、视觉识别模块（a8）、重心调节机构组成；该重心调节机构由鱼头第一内置电机（a2）、鱼头移动配置块（a3）、鱼头第二内置电机（a4）、导杆（a11）、螺杆（a12）、鱼头偏转配置块（a13）组成；其中螺杆（a12）安装于鱼头第二内置电机（a4）输出轴，鱼头第二内置电机（a4）以及上述导杆（a11）固定于头部外壳内；鱼头移动配置块（a3）安装于螺杆（a12）和导杆（a11）上，且鱼头移动配置块（a3）的螺纹孔与螺杆相互旋合；鱼头第一内置电机（a2）安装在鱼头移动配置块（a3）上，鱼头偏转配置块（a13）安装在鱼头第一内置电机（a2）的输出轴上；上述身体单元包括身体单元上部外壳（b3）、身体单元下部外壳（b11）、通过背鳍支撑架（b2）安装于身体单元上部外壳（b3）的背部鳍片（b1）、通过腹鳍支撑架（b13）安装于身体单元下部外壳(b11)的腹部鳍片（b12）；还包括安装于身体单元下部外壳(b11)内的身体单元舵机（b10）、身体单元舵机舵盘（b9）、身体单元输出轴（b7）、身体单元轴承（b5）；其中身体单元输出轴（b7）与身体单元轴承（b5）配合后，并通过身体单元舵机舵盘（b9）固定于身体单元舵机（b10）输出旋转轴处，身体单元舵机（b10）固定在身体单元下部外壳（b11）的内部；身体单元输出轴（b7）末端伸出身体单元上部外壳（b3）；其中带鱼尾部由鱼尾上部外壳(c1)、鱼尾下部外壳(c9)、鱼尾舵机（c7）、鱼尾舵机舵盘（c5）、鱼尾输出轴（c4）、鱼尾输出轴处轴承（c3）、鱼尾末端薄片（c10）组成；其中鱼尾输出轴（c4）与鱼尾输出轴处轴承（c3）配合后，并通过鱼尾舵机舵盘（c5）固定在鱼尾舵机（c7）输出旋转轴处，鱼尾舵机（c7）固定在鱼尾下部外壳（c9）的内部；鱼尾输出轴（c4）末端伸出鱼尾上部外壳（c1）；上述头部上部外壳（a1）与相邻的第一个身体单元输出轴（b7）相连，身体单元上部外壳（b3）与其后方相邻的身体单元输出轴（b7）相连；最后一个身体单元上部外壳与鱼尾输出轴（c4）相连；上述n个身体单元（z1~z5）和带鱼尾部(w1)内部各配置有四个配置块，四个配置块分别位于上、下、左、右，对称布置。2.根据权利要求1所述的基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人的运动方法，其特征在于包括以下过程：首先，将多关节仿生带鱼机器人的身体上下对称平面的对称线称为身体中线，当身体中线位于水平面时，将多关节仿生带鱼机器人的背部鳍片（b1）和腹部鳍片（b12）分别处于水平面的正上方、正下方时的姿态，称作竖直姿态，将多关节仿生带鱼机器人的背部鳍片（b1）和腹部鳍片（b12）都处于水平面上的姿态，称作水平姿态；将每个身体单元与靠近带鱼头部方向的相邻身体单元夹角称之为前向偏置角，与远离带鱼头部方向的相邻身体单元的夹角称之为后向偏置角，相对于前进方向左偏为正值，相对于运动方向右偏为负值；其中，身体中线的正方向为由带鱼尾部（w1）指向带鱼头部（t1），当带鱼头部（t1）偏向水平面上部时，将身体中线正方向与水平面的夹角称之为仰角，当带鱼头部（t1）偏向水平面下部时，将身体中线正方向与水平面的夹角称之为俯角；带鱼头部配置一个重心调节机构；后面n个身体单元（z1~zn）和带鱼尾部(w1)内部都配置有四个配置块，四个配置块分上下、左右各两个，对称布置，安装时通过调整配置块的位
置，实现每个身体单元或带鱼尾部的重心与浮心相互重合；整体水平竖直转化：带鱼头部存在重心调节机构，在竖直游动或水平游动的过程中，通过鱼头第一内置电机（a2）转动鱼头偏转配置块（a13），调节重心左右移动；由于重心与浮心不在同一竖直线上，会产生偏转力矩，从而使得多关节仿生带鱼机器人逐步由竖直姿态转变为水平姿态，或由水平姿态变为竖直姿态；整体竖直前向游动：所有身体单元的摆动频率、摆动幅度完全一样，但存在固定、相等的相位差，从而达到标准正弦波式的运动；采用柔性的背部鳍片和腹部鳍片，在左右摆动的时候，各个身体单元的竖直截面与背部鳍片和腹部鳍片的柔性面，同时对水产生向后的作用力，水对多关节仿生带鱼机器人产生向前的推力，实现整体前向运动；整体竖直向左侧或右侧转向游动：靠近带鱼头部的若干身体单元保持相对静止，同时具有固定的前向偏置角；靠近带鱼尾部的若干身体单元摆动频率完全一致，但摆动幅度存在线性增加的关系，同时具有固定的相位差；采用柔性的背部鳍片和腹部鳍片，在左右摆动的时候，各个身体单元的竖直截面与背部鳍片和腹部鳍片的柔性面，同时对水产生向后的作用力，水对机器人产生向前的推力；当前行偏置角为正值，水对右侧的推力大于左侧，受到不平衡的力，即左转扭矩，实现左转；当前行偏置角为负值，水对左侧的推力大于右侧，受到不平衡的力，即右转扭矩，实现右转。3.根据权利要求2所述的基于bcf推进方式的多关节仿生带鱼机器人的运动方法，其特征在于包括以下过程：通过带鱼头部的重心调节机构的相关运动实现俯仰转化，具体实现如下：初始状态时，鱼头移动配置块（a3）位于导轨（a11）中间位置，鱼头偏转配置块（a13）位于鱼头第一内置电机（a2）轴线的正上方；此时，带鱼头部的重心与浮心相重合，多关节仿生带鱼机器人在水中呈现竖直悬浮状态；鱼头第二内置电机（a4）通过螺杆（a12）的转动带动鱼头移动配置块（a3）向着带鱼头部的前部运动，等鱼头移动配置块（a3）到达一定位置时，鱼头偏转配置块（a13）由上部向下部转动180度，处于鱼头第一内置电机（a2）输出轴轴线下方，此时带鱼头部的重心位于带鱼头部的前下段位置；在整个鱼头移动配置块（a3）运动过程中，带鱼头部重心逐渐向前移动，重力与浮力之间形成一个转矩，从而带动多关节仿生带鱼机器人身体部分实现向下的翻转运动，当改变后的重心与浮心重新在一条垂直线上时，停止向下翻转，到达目标的俯视姿态，该俯视的程度，即俯角的大小，与鱼头移动配置块（a3）向前移动位移大小成正比；而当要实现仰视的姿态时，鱼头第二内置电机（a4）通过螺杆（a12）转动带动鱼头移动配置块（a3）向着带鱼头部的后部运动，等鱼头移动配置块（a3）到达一定位置时，上部的鱼头偏转配置块（a13）由上部向下部转动180度，鱼头偏转配置块（a13）处于鱼头第一内置电机（a2）输出轴轴线的正下方，此时带鱼头部的重心偏向鱼头的后下段位置；在整个鱼头移动配置块（a3）运动过程中，带鱼头部重心逐渐向后移动，重力与浮力之间形成一个转矩，从而带动多关节仿生带鱼机器人身体部分实现向上的翻转运动，当改变后的重心与浮心重新在一条垂直线上时，停止向上翻转，到达目标仰视的姿态，该仰视的程度，即仰角的大小，与
鱼头移动配置块（a3）向后移动位移大小成正比。

技术总结

这是一种基于BCF推进方式的多关节仿生带鱼机器人及方法，属于机器人技术应用领域。多关节仿生带鱼机器人包括带鱼头部、N个身体单元、带鱼尾部，共三大部分。其中带鱼头部内有一个重心调节结构，通过该机构中配置块的不同移动方式，可使多关节仿生带鱼机器人在水中实现竖直向前游动、向左侧或向右侧转弯、竖直上下俯仰以及由竖直到水平的翻转等运动。该机器人灵活性高，采用无线遥控方式进行仿带鱼式游动，实现运动路径的快速调整。模拟带鱼的BCF运动模式，研究在实现机动性及稳定性的同时，提高推进效率。其对于水下管道质量检测、水质检测等领域具有重要研究意义和应用价值。测等领域具有重要研究意义和应用价值。测等领域具有重要研究意义和应用价值。