[0001] 本发明涉及气模控制技术领域，特别涉及一种鱼类气模动态控制系统、装置及方法。

[0002] 现有技术的鱼类气模主要依靠安装在其表面的螺旋桨获得飞行动力。螺旋桨接收遥控器的信号后转动叶片驱动气模前行、后退、上升、下降等动作。由于一体化的造型模式气模只能产生整体性的运动，气模各个部位并不能单独运动，这限制了气模动态模拟的仿真度，使得气模动态失真，与真实的鲸鱼动态差别巨大。

[0044] 为了更好的使本发明的技术方案清晰的表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0045] 现有技术的鱼类气模都是一体式的，鱼类气模无法实现动态控制，也没有办法实现鱼类仿真。本发明技术方案的鱼类气模是可组合的，且具有动态控制系统，可以对鱼类气模的各个气模部分进行相应的控制，以实现鱼类气模的动态仿真。

[0046] 如图1所示的一种鱼类气模，包括：躯干气模1、胸鳍气模2、胸鳍气模3、尾部气模4及尾鳍气模5。胸鳍气模2及胸鳍气模3分别设于躯干气模1前端11的左右两侧。

[0047] 胸鳍气模2的末端根部21与躯干气模1连接固定，但是末端根部21固定后胸鳍气模2可以自由上下摆动，这主要是是末端根部21与躯干气模1固定端呈排线状，使胸鳍气模2基于末端根部21与躯干气模1的固定后可绕该排线摆动。具体的，胸鳍气模2及其前端22以末端根部21与躯干气模1形成的固定线为中心线绕该中心线运动。

[0048] 类似的，胸鳍气模3的末端根部31与躯干气模1连接固定，但是末端根部31固定后胸鳍气模3可以自由上下摆动，这同样是末端根部31与躯干气模1固定端呈排线状，使胸鳍气模3基于末端根部31与躯干气模1的固定后可绕该排线摆动。具体的，胸鳍气模3及其前端32以末端根部31与躯干气模1形成的固定线为中心线绕该中心线运动。

[0049] 继续参考图1，躯干气模1的后端12可与尾部气模4的前端41组合，尾部气模4的后端42则与尾鳍气模5的前端51组合。

[0050] 结合图2，本发明技术方案的鱼类气模还包括：牵引球串6。设置牵引球串6的目的在于使尾鳍气模5可随牵引球串6的舞动而摆动，使尾鳍气模5的摆动更逼真、更接近真实的鱼尾摆动形态。

[0051] 继续参考图2，牵引球串6设于尾部气模4内部，包括：头部球体61及尾部球体62。其中，头部球体61朝向尾部气模4的前端41设置，尾部球体62朝向尾部气模4的后端42设置。尾鳍气模5此时可通过前端51与尾部气模4的后端42直接组合，也可以通过与牵引球串6的尾部球体62组合。

[0052] 上述实施例中的组合方式根据需要可以为密封连接，也可以为固定连接。本发明技术方案的上述鱼类气模通过将气模组件进行重新组合，以实现鱼类气模动态控制。

[0053] 本实施例提供了一种鱼类气模动态控制系统对上述鱼类气模进行动态控制。该鱼类气模动态控制系统包括：控制器，胸鳍牵引控制组以及尾鳍牵引控制组。

[0054] 参考图3，胸鳍牵引控制组具体包括：舵机d1、传动机构c1、牵引线q1及牵引线q2。

[0055] 控制器(图3中未示出)在接收到启动信号后，发出第一控制信号，舵机d1在接收第一控制信号后，舵机d1的轴输出端按第一控制信号指示水平旋转运动至第一角度值。

[0056] 传动机构c1适于将舵机d1的水平旋转运动的角度值转化为水平偏转移动的水平移位，牵引线q1及牵引线q2都连接至传动机构c1。随着传动机构c1的水平移位，牵引线q1也随之从第一牵引位置到第二牵引位置，牵引线q2也随之从第三牵引位置到第四牵引位置。

[0057] 随着舵机d1在初始角度值与第一角度值的往复运动，传动机构c1也产生水平移位的往复运动，牵引线q1在第一牵引位置到第二牵引位置之间进行往复运动，牵引线q2在第三牵引位置到第四牵引位置之间进行往复运动。

[0058] 具体的，牵引线q1的一端连接至传动机构c1，牵引线q1的另一端连接至胸鳍气模2靠近末端根部21固定排线附近的胸鳍气模2。牵引线q2的一端连接至传动机构c1，牵引线q2的另一端连接至胸鳍气模3靠近末端根部31固定排线附近的胸鳍气模3。

[0059] 继续参考图3，由于牵引线q1及牵引线q2的一端在躯干气模1的背部与传动机构c1连接后，牵引线q1的另一端及牵引线q2的另一端是分别对称地绕向躯干气模1的两侧以与胸鳍气模2及胸鳍气模3固定连接的。因此，当牵引线q1随传动机构c1的水平移位从第一牵引位置到第二牵引位置，这个第一牵引位置和第二牵引位置在躯干气模1的两侧具有高度差，当牵引线q2随传动机构c1的水平移位从第三牵引位置到第四牵引位置，这个第三牵引位置和第四牵引位置在躯干气模1的两侧同样具有高度差。牵引线q1及牵引线q2在传动机构c1牵引下产生的移动高度差，会使胸鳍气模2及胸鳍气模3因牵引线q1及牵引线q2的位置的往复移动而上下摆动。所以，在舵机d1、传动机构c1、牵引线q1及牵引线q2的配合传动下，能够实现对鱼类气模胸鳍气模的动态控制与仿真。

[0060] 继续参考图3，尾鳍牵引控制组具体包括：舵机d2、传动机构c2、牵引线q3。其中，牵引线q3可串联牵引球串6中的各个球体，即牵引线q3可依次活动地连接牵引球串6的头部球体61、中间球体(未标注，但图3中椭圆形为球串的球体)，并最终固设于尾部球体62。

[0061] 控制器(图3中未示出)在接收到启动信号后，发出第二控制信号，舵机d2在接收第二控制信号后，舵机d2的轴输出端按第二控制信号指示水平旋转运动至第二角度值。

[0062] 传动机构c2同样适于将舵机d2的水平旋转运动的角度值转化为水平偏转移动的水平移位，牵引线q3连接至传动机构c2。随着传动机构c2的水平移位，牵引线q3也随之从第五牵引位置到第六牵引位置。

[0063] 随着舵机d2在初始角度值与第二角度值往复运动，传动机构c2也产生水平移位的往复运动，牵引线q3在第五牵引位置到第六牵引位置之间进行往复运动。

[0064] 具体的，牵引线q3的一端连接至传动机构c2，牵引线q3的另一端可活动地穿过牵引球串6的头部球体61、中间球体并最终固定于尾部球体62。在头部球体61、头部球体61和尾部球体62之间的中间球体顶部可设有若干固定环(图3中未示出)，牵引线q3可穿过头部球体61及中间球体上方的固定环以穿过牵引球串6对应球体，并最终固设于尾部球体62的顶部。

[0065] 牵引球串6的头部球体61、中间球体及尾部球体62之间可以一体成型，也可以在牵引球串的中心轴方向在牵引球串6的球体周围通过若干固定线将牵引球串6的球体串联绑定。图3中示意了绑定牵引球串6球体的固定线g1、g2。

[0066] 继续参考图3，舵机d2及传动机构设于躯干气模1的背部，牵引线q3的一端则在躯干气模1的背部与传动机构c2连接后，另一端沿躯干气模1的背部穿入尾部气模5以与牵引球串6连接。

[0067] 当牵引线q3随传动机构c2的水平移位从第五牵引位置到第六牵引位置，这个第五牵引位置和第六牵引位置在相对于躯干气模1的背部在垂直方向也具有高度差。这种高度差使得牵引球串6的尾部球体62随牵引线q3在高度差上的往复运动而随之摆动，带动其他牵引球串6的球体、尾部气模4及尾鳍气模5随之上下摆动，实现对鱼类气模尾鳍气模的控制与仿真。

[0068] 基于上述实施例，结合图4，可通过外部遥控器、信号接收器、控制器、舵机及电源之间的电连接或者无线连接实现上述鱼类气模动态控制系统。其中，外部遥控器、信号接收器之间可以通过无线通信方式进行连接，信号接收器、控制器、舵机及电源之间可以采用电连接方式以连接。当外部遥控器发出启动信号，信号接收器接收到该启动信号后，就将启动信号传输至控制器。

[0069] 控制器可以根据启动信号，同时发出第一控制信号及第二控制信号，也可以设置为根据不同的启动信号，分别发出第一控制信号及第二控制信号。如：启动信号设置为不同种类，包括第一启动信号及第二启动信号；当控制器接收到第一启动信号，则适于发出第一控制信号；当控制器接收到第二启动信号，则适于发出第二控制信号。

[0070] 结合图1至4所示意的鱼类气模的动态控制系统，牵引线(q1、q2、q3等)构成的牵引线路径依据气模造型而设定，因势制宜，并无固定的模式，但必须考虑以下技术要点：(1)直线走向，减少对外观的影响，避免斜线走向；(2)就近原则，保持最大牵引力效果，减少线材自身弹性对牵引力的抵消；(3)安全考量，避免牵引线和气模发生直接碰触、摩擦；牵引线长短适度，保证线材使用过程中的安全、不发生断裂等意外情况。此外，舵机(d1、d2)与相应牵引线之间也可以直接绑缚，不需要其他特殊的传动结构也可实现连接传动，由于舵机上具有摇臂，具体可以将相应的牵引线根据需要固定连接至舵机摇臂，舵机摇臂弧形旋转运动则可转化为相应牵引线的直线位移运动，这种运动方式所产生的摇臂旋转角度大小与牵引线位移距离长短成正比关系。

[0071] 结合图5，图5为一种舵机的结构示意图，本实施例的鱼类气模动态控制系统可以使用图5所示的舵机。该舵机包括：外壳k0、控制电路k1、电位计k2、电机k3、齿轮组k4、控制信号输入端k5及轴输出端k6。控制信号输入端k5连接至控制器，当控制器发出第一控制信号或第二控制信号时，控制信号输入端k5适于接收相应的控制信号。当控制器接收到相应的控制信号，会驱动电机k3转动以带动轴输出端k6旋转至特定角度。控制电路k1适于连接至电位计k2，并通过监测电位计k2的读数以检测轴输出端k6的旋转角度。在轴输出端k6的输出角度未达到相应控制信号所设定的对应角度值时，控制电路k1会继续驱动电机k3转动输出轴k6直到输出轴k6旋转角度达到对应设定角度值。

[0072] 结合图1至4所示意的鱼类气模的动态控制系统，舵机d1及舵机d2都可以采用图5所示的舵机结构，即包括：舵机外壳、控制电路、电位计、电机、齿轮组、控制信号输入端及轴输出端。

[0073] 舵机d1通过控制信号输入端连接至控制器，当接收到控制器发出的第一控制信号，控制电路将会驱动电机、齿轮组，以使轴输出端水平旋转。控制电路通过连接至电位计以监测轴输出端的旋转角度，并在轴输出端的输出角度未达到第一角度值时驱动电机继续转动输出轴直到至第一角度值。

[0074] 与此类似的，舵机d2通过其控制信号输入端连接至控制器，当接收到控制器发出的第二控制信号，其控制电路将会驱动其电机、齿轮组，以使其轴输出端水平旋转。其控制电路通过连接至电位计以监测轴输出端的旋转角度，并在轴输出端的输出角度未达到第二角度值时驱动其电机继续转动输出轴直到至第二角度值。

[0075] 继续参考图5并结合图6，本实施例的鱼类气模动态控制系统通过传动机构(即图3中的传动机构c1、c2)将对应舵机的水平旋转运动转化为水平偏转移动，使相应牵引线(图3中示意的牵引线q1至q3)能够在垂直方向产生高度差，以带动相应胸鳍气模或尾鳍气模上下摆动。

[0076] 具体的，所述传动机构包括舵机的摆臂k7及与摆臂k7配合连接的拉杆k8。牵引线q1至q3通过与拉杆k8固定连接，并通过预定的路径可活动地固定于躯干气模1的背部，以实现相应胸鳍气模及牵引球串的连接及固定。

[0077] 结合图7，本实施例的传动机构c1具体包括：与舵机d1的轴输出端转动配合的摆臂(图7中未示出)、拉杆l1及控制拉线l2，

[0078] 拉杆l1的一端与摆臂在水平转动配合，另一端连接至控制拉线l2。当舵机d1的摆臂随舵机d1的轴输出端水平转动至第一角度值，拉杆l1就随摆臂的水平旋转运动进行水平偏转运动以拉动控制拉线l2至第一预设位置。牵引线q1及牵引线q2分别从胸鳍气模2及胸鳍气模3的固定端绕躯干气模1的左右两侧至躯干气模1的背部，直至连接至控制拉线l2。当控制拉线l2被拉杆l1拉动从初始位置移动至第一预设位置，牵引线q1及q2牵引线就分别被控制拉线l2拉动：牵引线q1被拉动，从第一牵引位置至第二牵引位置，牵引球q2被拉动，从第三牵引位置至第四牵引位置。

[0079] 继续参考图7，本实施例的传动机构c2具体包括：与舵机d2的轴输出端转动配合的摆臂(图7中未示出)、拉杆l3及控制拉线l4。

[0080] 拉杆l3的一端与舵机d3的摆臂在水平转动配合，另一端连接至控制拉线l4。当舵机d2的摆臂随舵机d2的轴输出端水平转动至第二角度值，拉杆l3就随摆臂的水平旋转运动进行水平偏转运动以拉动控制拉线l4至第二预设位置。牵引线q3从牵引球串6的尾部球体62固定并依次串联其他球体，穿过尾部气模4至躯干气模1的背部，直至连接至控制拉线l4。
当控制拉线l4被拉杆l3拉动，并从初始位置移动至第二预设位置，牵引线q3就同时被控制拉线l4拉动：牵引线q3被拉动，从第五牵引位置至第六牵引位置。

[0081] 继续参考图7，在其他实施例中，牵引线q1及牵引线q2绕过躯干气模1的两侧直至躯干气模1的背部时可以合并为一条控制拉线，该控制拉线兼做图7中的控制拉线l2。与此类似的，牵引线q3也可以在穿过牵引球串6的头部球体61及尾部气模4后，在躯干气模1的背部形成一控制拉线，该控制拉线兼做图7中的控制拉线l4。

[0082] 继续参考图7，本实施例的鱼类气模中，可在躯干气模1及尾部气模4内的牵引球串6的球体顶部固设若干固定环。上述牵引线q1至q3、控制拉线l2、l4等以及牵引球串6所需的固定线等，都可以通过这些固定环进行路径的固定。牵引线q1至q3、控制拉线l2、l4等以及牵引球串6所需的固定线等可以穿过这些固定环以实现路径固定。

[0083] 更为具体的，牵引球串6的球体可以是椭圆球体，且这些椭圆球体相对于球串中心轴的尺寸从头部球体至尾部球体等比例地依次减小，以更好地实现动态仿真的效果。

[0084] 图8还提供了一种鱼类气模动态控制系统的实例。不同于上述实施例，本实施例的鱼类气模动态控制系统中，尾部气模4的前端覆盖且密封于躯干气模1的后端，尾部气模4的后端覆盖且密封于尾鳍气模5的前端。这使得尾部气模4内形成一个相对密封的容纳空间。

[0085] 由于舵机d2在驱动牵引线q3及牵引球串6带动尾鳍气模5上下摆动时，尾部气模4会产生相应气模褶皱。为了克服这个问题，达到动态控制气模内部气量以进一步实现动态鱼类气模仿真效果，本实施例在尾部气模4的内部还设置了微型鼓风机7。

[0086] 结合图9的动态控制系统的器件结构示意图，可通过外部遥控器、信号接收器、控制器、舵机、微型鼓风机及电源之间的电连接或者无线连接实现上述鱼类气模动态控制系统。其中，信号接收器、控制器、舵机、微型鼓风机及电源之间可以采用电连接方式以连接。当外部遥控器发出启动信号，信号接收器接收到该启动信号后，就将启动信号传输至控制器。控制器可以在接收到对应启动信号时，发出第二控制信号及第三控制信号。结合图8，微型鼓风机7在接收到第三控制信号时向尾部气模4内部按预设的气量输出气体，以消除因牵引球串6带动尾鳍气模5摆动时造成的尾部气模4的表面褶皱。

[0087] 根据图8提供的鱼类气模动态控制系统，尾部气模4内的鼓风机7能够在气模控制系统整体运行时持续运转，保证内部足够的气体撑起尾部气模4。尾部气模4可以设有供多余气体排出的泄气孔(图中未示出)，鼓风机7产生的富余气体可以从尾部气模4末端预留泄气孔自动排出。

[0088] 当然，由于尾部气模4与尾鳍气模5是密封的，也可以将泄气孔设于尾鳍气模5的末端，以保障鼓风机7的充气效果。

[0089] 尾部气模4因运动产生弯曲时，内部气体受挤压、多余气体通过泄气孔排出，尾部气模4由弯曲转为平直时，内部鼓风机7会迅速补充缺失气体以恢复对气模的支撑，通过这样的方式消除气模因运动产生的褶邹对外形的影像。

[0090] 其次，尾部气模4的动态幅度受外部遥控器发出的相应启动信号的影响，飞行操手可以根据气模控制的需要通过外部遥控器发出启动信号以控制气模飞行状态，以实现鱼类气模的动态仿真。

[0091] 更为具体的，在本发明技术方案中，气模整体充气量的设置与相应舵机(d1、d2)的摇臂旋转角度设置大小呈反比关系，也与相应牵引线(q1、q2、q3)设置的位移距离长短呈反比关系。如果气模充气足则舵机摇臂旋转角度可以略小，牵引线的位移距离相应略短，反之则相反。气模充气盈缺状况还与环境温度、氮气产品批次纯度、充气过程等诸因素影响。因此，具体的设置数值，需要根据气模的实际情况人工调节充气量，现尚无精确的公式表述。

[0092] 图10，并结合图11，本实施例还提供了一种鱼类气模动态控制系统的实例。不同于上述实施例，本实施例的鱼类气模动态控制系统中，还包括：设于躯干气模1上方的升降飞行螺旋桨81、82以及分别设于躯干气模1两侧的进退飞行螺旋桨91、92。本实施例的控制器还电连接至升降飞行螺旋桨81、82及前进飞行螺旋桨91、92。

[0093] 在接收到对应遥控器传输的启动信号时，控制器还适于提供第四控制信号及第五控制信号。升降飞行螺旋桨适于根据第四控制信号启动升降，进退飞行螺旋桨适于根据第五控制信号启动进退。

[0094] 在本发明技术方案的一则应用例中，也可以通过如下鱼类气模动态控制系统对如图1所示的鱼类气模进行动态控制，具体包括：胸鳍动态控制子系统及尾鳍动态控制子系统。

[0095] 胸鳍动态控制子系统由一双胸鳍、两根牵引线、一个舵机组成。两根牵引线分别在鲸鱼左右胸鳍上方呈对称分布，牵引线的一端固定在胸鳍靠近根基部位，两根牵引线沿气膜两侧表面上行绕至背鳍部位合并为一根牵引线，牵引线的另一端系在鲸鱼背部位的1号舵机摇臂端，遥控器依次通过信号接收器、控制器来启动1号舵机，该舵机摇臂旋转拉动牵引线实现胸鳍的前后摆动。

[0096] 尾部动态控制子系统包括尾部气模气模的内层部分结构和气模外层部分结构，其中：内层部分由数个从大至小的扁圆气球朝着尾鳍气模方向组成串，通过一牵引线串联气球，牵引线的一端固定在远端的气球上。鱼类气模的躯干背部靠近末端的位置安装有2号舵机，串联气球的牵引线另一端系在2号舵机摇臂端。遥控器依次通过信号接收器、控制器来启动2号舵机，该舵机摇臂旋转拉动牵引线引起尾部气球串并带动尾鳍上下摆动。该系统的尾部气球串和躯干末端部分被一层气膜蒙皮紧紧包裹，这是尾部动态控制的外层部分，它将尾部和躯干紧密、稳固的连接起来。蒙皮末端的下部安装有微型鼓风机，遥控器通过信号接收器和控制器调节鼓风机输入蒙皮内部的气体容量、撑起因气球串摆动时蒙皮圆差造成的褶邹，从而控制蒙皮外型，起到美化鲸鱼气膜造型的作用。

[0097] 在本发明技术方案的应用例中，气模动态控制系统组件由一个遥控器、一个信号接收器、一个控制器、两个舵机摇臂、三根牵引线、一个微型鼓风机、一块电池组成。气膜模仿鱼类的动作是通过安装在气模上的舵机摇臂的旋转动力拉动牵引线使气模的胸鳍、尾部、尾鳍产生逼真的仿生动作来实现的。

[0098] 本发明技术方案的上述实施例通过将鱼类气模整体造型拆分成若干气模部分，对每个部分实现单独的运动控制，最终实现整体鱼类气模动态的高度仿真运动。

[0099] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。