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机器鱼的装配
据机械结构设计部分的提出的方案，制作各个连接件。 连接件与舵机、鱼头、尾鳍采用螺丝钉固定，个别不易固 定的地方可使用万能胶水胶合。保证各个部位连接可靠。 整个鱼体连接完成以后，把电路板安装在鱼身上。鱼体上 共有两块电路板，一块是无线接收板，另外一块为控制板， 其中无线接收板安装在鱼体部位，控制板安装在鱼头与鱼 身之间的连接处；电池放鱼头里，经实验这样的摆放有利 于安装和拆卸。
仿真机器鱼
——苏州大学应用技术学院
2008.12.15
仿真机器鱼的介绍
• 鱼形机器人的发展 • 鱼形机器人的特性与应用 • 仿真机器鱼的设计 • 仿真机器鱼装配与调试
一.鱼形机器人的发展
21世纪是海洋的世纪，随着海洋开发事 业的发展，加上其它类科学（如材料科学 和自动控制理论等学科）的全面发展的时 也带动了综合学科－机器人技术科学的发 展，因而在海洋开发和相关领域中运用机 器人技术已引起了各方面的重视。
材料：白铁皮、薄钢板等 厚度0.9cm 连接机构要求质地较轻，满足强度要求，根据设 计要求我们设计了两种连接方案：
一、
二、
由于购买的材料是0.9CM厚的白铁皮，强度要 求欠缺点，为了有效减小各个舵机转轴所受的弯 矩，提高运动效率，减少能量损失。所以采用方 案（1）轴承连接方式，完全能达到要求。
U形架的实物
二. 仿真机器鱼的设计
• 机器鱼的基本功能及组成 • 机器鱼的机械结构设计 • 机器鱼的硬件结构设计 • 机器鱼的软件设计
（一）机器鱼的基本功能及组成
基本实现功能 自由游动（如前进、左弯、右弯等） 遥控控制 基本组成 ������ 6V自带减速器8r/m直流电机(4) 控制模块(1) ������ 电源模块(1) ������ 遥控模块(1) ������ 12V电池(1) ������ 6V电池(2) ������ 铝合金骨架 ������ 防水鱼皮
（二）机器鱼的机械结构设计
机器鱼由鱼头、 鱼体、鱼尾鳍三部分 组成，鱼体部分共有3 个关节，每一个关节 相对于临近的部分独 立。每一个关节由一 个伺服舵机控制，可 以实现本段和前段的 相对转角位移。通过 Pro/ENGINEER 画图 软件，基本设计出了 鱼的外体模型。如右 图
舵机之间的连接机构设计
总体结构、封装实物图
（三）机器鱼的硬件结构设计
在整个电路中由发射/接受模块、单片机 At89c51、动力元件（舵机）、电源四部分组成。
发 射 模 块 接 受 模 块
P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P1.7
MCU At89C8051
5V
P1.6 P1.5
动 力 元 件
6V
5V
电源
控制原理图
机器鱼总装、总调
在完成装配与调试过后，机器鱼进行总体安装，即鱼体、控制 电路板、供电电源整合在一起，并且在其表面裹上防水胶布，保证与 水隔离。 下水实验，实验的第一点是静态平衡实验，由于鱼体各个部位 选用的材料不同，以及装配电路板、舵机、电池等元件的影响，鱼体 的重心不易确定，因此把鱼体放入水中，观察后在适当部位进行配重， 直至鱼体静止时在水中保持平衡。第二点就是动态平衡实验，即鱼体 在运动时保持运动的稳定性。动态平衡首先受静态平衡的影响，因此 保证静态平衡的条件下尽量满足动态平衡。另一调节动态平衡就是通 过程序控制，包括鱼体运动的频率、幅度。
制作过程中的难点与问题
• ������ 多部电机的协调控制 • ������ 外壳的封装 • ������ 自身重力和所受浮力的差异调整 • 防水密封
机器鱼水中实验
谢谢！
尾鳍设计（新月牙形）
尾鳍材料：塑料 厚度：4mm 实验结果证明：新月形尾鳍推进（鳍3）是一种新 颖的、适合微小型水下机器的推进方式。
鱼头设计
材料：直径为120*250的塑料圆柱
Baidu Nhomakorabea
鱼头效果图 鱼头是用直径为120*250的塑料圆柱，为了保证材料浮动在水里，我们在 普通车床上钻了直径55的孔深度为100内孔，掏空以减轻重量。然后在加工 中心平台上加工弧线部分，在加工中心电脑上用UG软件画出鱼头的弧线图形， 根据图形自动生成走刀路线程序，再用代码代替输入到加工中心，如图所示， 经过粗细加工过程，完成鱼头的加工。
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鱼形机器人的特性与应用
特性： • 利用电能，对环境无污染 • 无螺旋桨，低噪声 • 不需任何保障设备，对人无危险 • 动作灵敏
应用：
• a.具有监测水污染，检验水质，搜寻污染源
等环保功能。 • b.具有更高的加速和转速能力，利用它可以 探测广袤的大海，勘探地形。 • c.海洋生物观察。由于机器鱼形状和游动方 式与鱼类相似,运动噪音小,利于接近和观察 海洋生物.
（五）仿真机器鱼装配与调试
机器鱼的调试
在完成机器鱼装配的基础上对机器鱼运动进行调试。 调试过程中首先做到机器鱼运动轨迹基本符合要求，接下 来进行微调。由于各个舵机绝对位置都有偏差，并且软件 定时不够准确，离散化后的脉冲值不够理想，因此就要根 据实际情况更改脉冲值，直至机器鱼运动轨迹准确。
（五）仿真机器鱼装配与调试
（四）软件设计
软件流程图
开始 初始化程序 前进
N Y
前进子程序 左拐子程序 右拐子程序
左拐
N
Y
右拐
N
Y
返回
（四）软件设计
软件功能 本系统的软件主要实现如下功能： 1、接收无线信号并判断功能号。 2、PWM输出，利用I/O口模拟PWM输出完 成对舵机的PWM控制，实现前进、转弯等 功能。
（五）仿真机器鱼装配与调试
据机械结构设计部分的提出的方案，制作各个连接件。 连接件与舵机、鱼头、尾鳍采用螺丝钉固定，个别不易固 定的地方可使用万能胶水胶合。保证各个部位连接可靠。 整个鱼体连接完成以后，把电路板安装在鱼身上。鱼体上 共有两块电路板，一块是无线接收板，另外一块为控制板， 其中无线接收板安装在鱼体部位，控制板安装在鱼头与鱼 身之间的连接处；电池放鱼头里，经实验这样的摆放有利 于安装和拆卸。
仿真机器鱼
——苏州大学应用技术学院
2008.12.15
仿真机器鱼的介绍
• 鱼形机器人的发展 • 鱼形机器人的特性与应用 • 仿真机器鱼的设计 • 仿真机器鱼装配与调试
一.鱼形机器人的发展
21世纪是海洋的世纪，随着海洋开发事 业的发展，加上其它类科学（如材料科学 和自动控制理论等学科）的全面发展的时 也带动了综合学科－机器人技术科学的发 展，因而在海洋开发和相关领域中运用机 器人技术已引起了各方面的重视。
材料：白铁皮、薄钢板等 厚度0.9cm 连接机构要求质地较轻，满足强度要求，根据设 计要求我们设计了两种连接方案：
一、
二、
由于购买的材料是0.9CM厚的白铁皮，强度要 求欠缺点，为了有效减小各个舵机转轴所受的弯 矩，提高运动效率，减少能量损失。所以采用方 案（1）轴承连接方式，完全能达到要求。
U形架的实物
二. 仿真机器鱼的设计
• 机器鱼的基本功能及组成 • 机器鱼的机械结构设计 • 机器鱼的硬件结构设计 • 机器鱼的软件设计
（一）机器鱼的基本功能及组成
基本实现功能 自由游动（如前进、左弯、右弯等） 遥控控制 基本组成 ������ 6V自带减速器8r/m直流电机(4) 控制模块(1) ������ 电源模块(1) ������ 遥控模块(1) ������ 12V电池(1) ������ 6V电池(2) ������ 铝合金骨架 ������ 防水鱼皮
（二）机器鱼的机械结构设计
机器鱼由鱼头、 鱼体、鱼尾鳍三部分 组成，鱼体部分共有3 个关节，每一个关节 相对于临近的部分独 立。每一个关节由一 个伺服舵机控制，可 以实现本段和前段的 相对转角位移。通过 Pro/ENGINEER 画图 软件，基本设计出了 鱼的外体模型。如右 图
舵机之间的连接机构设计
总体结构、封装实物图
（三）机器鱼的硬件结构设计
在整个电路中由发射/接受模块、单片机 At89c51、动力元件（舵机）、电源四部分组成。
发 射 模 块 接 受 模 块
P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P1.7
MCU At89C8051
5V
P1.6 P1.5
动 力 元 件
6V
5V
电源
控制原理图
机器鱼总装、总调
在完成装配与调试过后，机器鱼进行总体安装，即鱼体、控制 电路板、供电电源整合在一起，并且在其表面裹上防水胶布，保证与 水隔离。 下水实验，实验的第一点是静态平衡实验，由于鱼体各个部位 选用的材料不同，以及装配电路板、舵机、电池等元件的影响，鱼体 的重心不易确定，因此把鱼体放入水中，观察后在适当部位进行配重， 直至鱼体静止时在水中保持平衡。第二点就是动态平衡实验，即鱼体 在运动时保持运动的稳定性。动态平衡首先受静态平衡的影响，因此 保证静态平衡的条件下尽量满足动态平衡。另一调节动态平衡就是通 过程序控制，包括鱼体运动的频率、幅度。
制作过程中的难点与问题
• ������ 多部电机的协调控制 • ������ 外壳的封装 • ������ 自身重力和所受浮力的差异调整 • 防水密封
机器鱼水中实验
谢谢！
尾鳍设计（新月牙形）
尾鳍材料：塑料 厚度：4mm 实验结果证明：新月形尾鳍推进（鳍3）是一种新 颖的、适合微小型水下机器的推进方式。
鱼头设计
材料：直径为120*250的塑料圆柱
Baidu Nhomakorabea
鱼头效果图 鱼头是用直径为120*250的塑料圆柱，为了保证材料浮动在水里，我们在 普通车床上钻了直径55的孔深度为100内孔，掏空以减轻重量。然后在加工 中心平台上加工弧线部分，在加工中心电脑上用UG软件画出鱼头的弧线图形， 根据图形自动生成走刀路线程序，再用代码代替输入到加工中心，如图所示， 经过粗细加工过程，完成鱼头的加工。
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鱼形机器人的特性与应用
特性： • 利用电能，对环境无污染 • 无螺旋桨，低噪声 • 不需任何保障设备，对人无危险 • 动作灵敏
应用：
• a.具有监测水污染，检验水质，搜寻污染源
等环保功能。 • b.具有更高的加速和转速能力，利用它可以 探测广袤的大海，勘探地形。 • c.海洋生物观察。由于机器鱼形状和游动方 式与鱼类相似,运动噪音小,利于接近和观察 海洋生物.
（五）仿真机器鱼装配与调试
机器鱼的调试
在完成机器鱼装配的基础上对机器鱼运动进行调试。 调试过程中首先做到机器鱼运动轨迹基本符合要求，接下 来进行微调。由于各个舵机绝对位置都有偏差，并且软件 定时不够准确，离散化后的脉冲值不够理想，因此就要根 据实际情况更改脉冲值，直至机器鱼运动轨迹准确。
（五）仿真机器鱼装配与调试
（四）软件设计
软件流程图
开始 初始化程序 前进
N Y
前进子程序 左拐子程序 右拐子程序
左拐
N
Y
右拐
N
Y
返回
（四）软件设计
软件功能 本系统的软件主要实现如下功能： 1、接收无线信号并判断功能号。 2、PWM输出，利用I/O口模拟PWM输出完 成对舵机的PWM控制，实现前进、转弯等 功能。
（五）仿真机器鱼装配与调试