本發明涉及仿生機器人，尤其涉及一種可跳躍的仿生水下機器人。
背景技術：
1、隨著仿生學與機器人技術的深度融合，仿生機器魚作為這一融合的典型產物，憑借其靈活的水下運動能力，已在海洋探測、環境監測等關鍵領域占據重要地位，成為人類探索和利用海洋資源的重要工具。經過多年的技術迭代，仿生機器魚的水下推進技術與常規運動控制技術日趨成熟，能夠較好地完成既定的水下平穩運動任務。
2、現有仿生機器魚的技術方案主要圍繞連續的水下空間運動展開設計。在結構上，多采用模擬常規魚類外形的流線型殼體，以降低水下運動阻力；動力系統通常配備常規的推進機構，用于實現水下的勻速游動、轉向等基礎運動；控制架構則聚焦于維持水下平穩運動的姿態控制，確保機器魚在預設的水下軌跡內穩定運行。
3、然而，這種以連續水下運動為核心的設計范式，使得現有仿生機器魚在實際應用中暴露出諸多技術不足。其一，運動模態單一，普遍缺乏模擬生物魚類躍出水面的跨界運動能力，面對需要快速越障、應急上浮等復雜任務場景時難以應對，極大地限制了其作業范圍和任務適配性。其二，動力系統與控制架構的設計初衷是服務于平穩游動，功率密度不足，無法提供跳躍動作所需的瞬時爆發力，且難以滿足跨介質運動過程中的姿態穩定控制要求，導致跨界運動難以實現可控性和高效性。其三，跳躍功能的實現需要解決高功率密度驅動、復雜機構集成等難題，而傳統機器魚的結構設計難以適配這些需求，同時高功率復雜運動下關鍵部位的動態密封可靠性低，影響設備的正常運行，給系統集成帶來了巨大挑戰。
4、因此，突破現有仿生機器魚的運動邊界，研發具備水空跨界機動能力的仿生平臺，已成為提升其環境適應性與任務效能的關鍵技術方向。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種可跳躍的仿生水下機器人，目的是解決上述技術問題。
2、為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：
3、第一方面，本發明提供了一種可跳躍的仿生水下機器人，包括：
4、基于真實飛魚外形3d掃描建模的殼體、對稱分布在殼體兩端的胸鰭模塊、尾部推進模塊以及控制系統；
5、所述胸鰭模塊包括微型舵機、轉軸和胸鰭，所述微型舵機連接兩個對稱分布的胸鰭，胸鰭通過一對相互嚙合的斜齒輪與微型舵機傳動連接；所述尾部推進模塊包括電機、曲軸傳動組件、轉子組件、尾鰭連接架及柔性尾鰭，所述曲軸傳動組件將電機的旋轉運動轉換為轉子組件的往復旋轉運動，用于驅動柔性尾鰭實現高頻擺尾；所述控制系統與胸鰭模塊的微型舵機以及尾部推進模塊的電機之間信號連接，用于實現機器人游動及可控跳躍。
6、作為進一步的技術方案，所述殼體包括上殼體、下殼體、尾部上殼體和尾部下殼體；所述上殼體設有用于安裝航空插頭的通孔，所述下殼體設有方形槽、帶臺階通孔、電池卡口、圓柱凸起、立柱、帶臺階圓形槽、突出臺階及橢圓凹槽，其中所述方形槽內設有圓形槽和轉軸通孔。
7、作為進一步的技術方案，所述下殼體的方形槽內安裝有軸用密封圈、密封法蘭和第一軸承，所述轉軸通孔內穿設轉軸，所述密封法蘭與方形槽之間、軸用密封圈與轉軸之間均涂抹防水密封硅脂，所述密封法蘭上還設有軸用密封圈固定蓋。
8、作為進一步的技術方案，所述斜齒輪包括與微型舵機輸出軸連接的第一斜齒輪以及與第一斜齒輪嚙合且固定于轉軸上的第二斜齒輪；所述胸鰭通過螺栓螺母固定于轉軸末端的平口處。
9、作為進一步的技術方案，所述尾部推進模塊的曲軸傳動組件包括第一曲軸和第二曲軸；所述第一曲軸通過聯軸器與電機連接，第一曲軸包括第一長軸、與水平方向呈45度夾角的第一搖臂及設置在第一搖臂末端的突出圓柱體，所述突出圓柱體上設置有安裝孔；
10、所述第二曲軸包括第二長軸、對稱設置的第一短軸和第二短軸以及位于第一短軸和第二短軸之間的第一圓柱體，所述第二長軸穿設于第一曲軸的安裝孔內。
11、作為進一步的技術方案，所述轉子組件包括結構相同的第一轉子和第二轉子，包括圓柱凸臺、不規則圓柱凸臺、固定槽口及尾鰭連接搖臂，所述不規則圓柱凸臺左右對稱布置，并設有半圓形槽和槽道，所述尾鰭連接搖臂上設有斜螺紋孔。
12、作為進一步的技術方案，所述尾部推進模塊還包括主體結構相同的第一尾部連接臂和第二尾部連接臂，所述第一尾部連接臂和第二尾部連接臂均包括軸承固定架、下殼體連接臂、尾部殼體支撐架及第二圓柱體，所述第二圓柱體內部設有外螺紋軸承安裝槽，末端設有突出的半圓形平臺，所述半圓形平臺與尾鰭連接架的u型卡口配合。
13、作為進一步的技術方案，所述尾鰭連接架包括第二搖臂、橢圓柱體及中空橢圓凸臺，所述第二搖臂上下對稱設置，所述中空橢圓凸臺與所述柔性尾鰭嵌合固定。
14、作為進一步的技術方案，所述尾部推進模塊還包括尾部防水波紋管，所述尾部防水波紋管外形輪廓貼合機器人身體線型。
15、作為進一步的技術方案，所述柔性尾鰭包括用于安裝的連接柱腔體和用于推進的尾部主體，所述連接柱腔體與尾鰭連接架的中空橢圓凸臺嵌合固定。
16、本發明一個或多個技術方案具有以下有益效果：
17、本發明采用基于真實飛魚外形3d掃描建模的殼體，精準復刻了飛魚適合水空跨界運動的氣動與水動外形，為跳躍動作提供了良好的基礎形態支撐；同時，通過調控胸鰭模塊的微型舵機和尾部推進模塊的電機，尾部推進模塊借助曲軸傳動組件將電機旋轉運動轉換為轉子組件的往復旋轉，驅動柔性尾鰭實現高頻擺尾，能夠瞬間輸出強大推力，配合胸鰭模塊通過嚙合斜齒輪傳動實現的靈活姿態調整，使機器人突破了現有仿生機器魚僅能連續水下運動的邊界，具備了可控、高效的跳躍與跨介質運動能力。
18、本發明尾部推進模塊創新采用電機+曲軸傳動組件+轉子組件的傳動結構，通過曲軸傳動組件高效將電機的旋轉運動轉化為轉子組件的往復旋轉，進而驅動柔性尾鰭實現高頻擺尾，傳動效率高、能量損耗小，解決了傳統擺尾機構功率密度不足的問題，能夠為機器人提供強勁且持續的推進動力，既保障了高速仿生游動的流暢性，又滿足了跳躍動作所需的瞬時巨大推力，使機器人在水下游動速度和跳躍爆發力方面均表現優異，運動性能更加高效穩定。
19、本發明殼體基于真實飛魚外形?3d?掃描建模，具備優良的流體力學特性，還為各模塊的安裝布局提供了合理空間；胸鰭模塊通過一對相互嚙合的斜齒輪實現微型舵機與胸鰭的傳動連接，結構緊湊且傳動精準；尾部推進模塊的曲軸傳動組件、轉子組件、尾鰭連接架及柔性尾鰭形成高效的動力傳遞鏈路，整體結構高度集成于流線型殼體內。同時，對稱分布的胸鰭模塊與尾部推進模塊的合理布局，減少了運動過程中的相互干擾，且在關鍵傳動部位的結構設計中充分考慮了密封需求，確保機器人在高功率復雜運動狀態下，仍能保持長期穩定的水下運行，系統可靠性與安全性顯著提高。
1.一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述殼體包括上殼體、下殼體、尾部上殼體和尾部下殼體；所述上殼體設有用于安裝航空插頭的通孔，所述下殼體設有方形槽、帶臺階通孔、電池卡口、圓柱凸起、立柱、帶臺階圓形槽、突出臺階及橢圓凹槽，其中所述方形槽內設有圓形槽和轉軸通孔。
3.如權利要求2所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述下殼體的方形槽內安裝有軸用密封圈、密封法蘭和第一軸承，所述轉軸通孔內穿設轉軸，所述密封法蘭與方形槽之間、軸用密封圈與轉軸之間均涂抹防水密封硅脂，所述密封法蘭上還設有軸用密封圈固定蓋。
4.如權利要求1所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述斜齒輪包括與微型舵機輸出軸連接的第一斜齒輪以及與第一斜齒輪嚙合且固定于轉軸上的第二斜齒輪；所述胸鰭通過螺栓螺母固定于轉軸末端的平口處。
5.如權利要求1所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述尾部推進模塊的曲軸傳動組件包括第一曲軸和第二曲軸；所述第一曲軸通過聯軸器與電機連接，第一曲軸包括第一長軸、與水平方向呈45度夾角的第一搖臂及設置在第一搖臂末端的突出圓柱體，所述突出圓柱體上設置有安裝孔；
6.如權利要求1所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述轉子組件包括結構相同的第一轉子和第二轉子，包括圓柱凸臺、不規則圓柱凸臺、固定槽口及尾鰭連接搖臂，所述不規則圓柱凸臺左右對稱布置，并設有半圓形槽和槽道，所述尾鰭連接搖臂上設有斜螺紋孔。
7.如權利要求1所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述尾部推進模塊還包括主體結構相同的第一尾部連接臂和第二尾部連接臂，所述第一尾部連接臂和第二尾部連接臂均包括軸承固定架、下殼體連接臂、尾部殼體支撐架及第二圓柱體，所述第二圓柱體內部設有外螺紋軸承安裝槽，末端設有突出的半圓形平臺，所述半圓形平臺與尾鰭連接架的u型卡口配合。
8.如權利要求1所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述尾鰭連接架包括第二搖臂、橢圓柱體及中空橢圓凸臺，所述第二搖臂上下對稱設置，所述中空橢圓凸臺與所述柔性尾鰭嵌合固定。
9.如權利要求1所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述尾部推進模塊還包括尾部防水波紋管，所述尾部防水波紋管外形輪廓貼合機器人身體線型。
10.如權利要求8所述的一種可跳躍的仿生水下機器人，其特征在于，所述柔性尾鰭包括用于安裝的連接柱腔體和用于推進的尾部主體，所述連接柱腔體與尾鰭連接架的中空橢圓凸臺嵌合固定。