一种多推进模式的仿生机器鱼的制作方法

专利2022-05-09  4


本发明涉及新型水下航行器总体设计领域,具体涉及一种多推进模式的仿生机器鱼。



背景技术:

通过机器人技术与鱼类推进机理的结合来提高水下航行器的综合性能是目前各国研究的热点。仿生机器鱼是一种新型的航行器,可以模拟鱼类的游动,具有效率高、续航能力强、高机动性等特点,可以适应水下各类环境。

针对现有技术的不足,本发明提供一种多推进模式的仿生机器鱼,有益效果如下:

1.本发明通过控制电机,驱动左右螺旋桨以及尾鳍螺旋桨运动,可实现仿生机器鱼的尾鳍推进模式、螺旋桨推进模式以及混合推进模式自由转换;

2.本发明装置结构紧凑,在完成有益效果1功能的情况下,尽量做到了机构的紧凑化,通过简单的机械传动机构即可实现仿生机器鱼尾灵活摆动以及仿生外形,具有较强的实用性。



技术实现要素:

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的仿生机器鱼中存在的问题,提出了本发明。

因此,本发明的目的是提供一种多推进模式的仿生机器鱼,能够实现仿生机器鱼的尾鳍推进模式、螺旋桨推进模式以及混合推进模式自由转换,并且,通过简单的机械传动机构即可实现仿生机器鱼尾灵活摆动,具有较强的实用性。

为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:

一种多推进模式的仿生机器鱼,其包括:仿生机器鱼本体、滑片机构、设于仿生机器鱼本体内部左右两侧的螺旋桨展收机构和螺旋桨推进器以及多关节尾鳍组,与多关节尾鳍组连接的尾鳍螺旋桨推进器;

左右螺旋桨展收机构包括螺旋桨展收电机一、电机连接器、螺旋桨展收电机二、电机输出轴和电机固定器;

螺旋桨推进器由螺旋桨推进器延长柄、螺旋桨推进器转子、螺旋桨推进器外罩、侧位螺旋桨及螺旋桨推进器连接孔位组成;

多关节尾鳍组可带动所述尾鳍螺旋桨推进器,以实现仿生机器鱼的运动,多关节尾鳍组包括尾鳍螺旋桨固定槽、尾鳍关节电机一、尾鳍关节外壳一、尾鳍关节外壳二、尾鳍关节电机二、尾鳍关节电机三、尾鳍关节固定槽、尾鳍关节外壳三、尾鳍关节连接器三、尾鳍关节连接器二和尾鳍关节连接器一;

尾鳍螺旋桨推进器通过尾鳍螺旋桨固定槽与尾鳍关节固定齿配合设于多关节尾鳍组后端,尾鳍螺旋桨推进器由尾鳍关节固定齿、尾鳍螺旋桨、尾鳍螺旋桨固定器和尾鳍片组成。

作为本发明所述的一种多推进模式的仿生机器鱼的一种优选方案,其中:所述仿生机器鱼本体内部包含若干个连续排布的肋板,通过调整内部安装的位置改变仿生机器鱼的初始重心位置。

作为本发明所述的一种多推进模式的仿生机器鱼的一种优选方案,其中:所述左右螺旋桨推进器由两台螺旋桨构成,通过控制电机的转速和转向,实现仿生机器鱼任意回转半径的机动运动。

作为本发明所述的一种多推进模式的仿生机器鱼的一种优选方案,其中:所述滑片机构沿导轨前后滑动,在螺旋桨折进仿生机器鱼本体的情况下保证其流体力学外形。

作为本发明所述的一种多推进模式的仿生机器鱼的一种优选方案,其中:上述左右螺旋桨展收机构分别驱动左右螺旋桨推进器的展收运动,进行高机动仿生机器鱼的推进模式切换,配合多关节尾鳍组的运动以及尾鳍螺旋桨推进器,实现仿生机器鱼的高机动运动。

与现有技术相比:通过控制电机,驱动左右螺旋桨以及尾鳍螺旋桨运动,可实现仿生机器鱼的尾鳍推进模式、螺旋桨推进模式以及混合推进模式自由转换;

本装置在完成有益效果1功能的情况下,尽量做到了机构的紧凑化,通过简单的机械传动机构即可实现仿生机器鱼尾灵活摆动,具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:

图1:多推进模式的仿生机器鱼侧视图;

图2:滑片机构结构图;

图3:螺旋桨展收机构结构图;

图4:螺旋桨推进器结构示意图;

图5:多关节尾鳍组结构图;

图6:尾鳍螺旋桨推进器结构示意图;

图7:仿生机器鱼在三种运动状态之间切换示意图;

图8:螺旋桨展收机构旋转示意图;

图中:仿生机器鱼本体1、滑片机构2、滑片驱动器2a、滑片外壳2b、圆形定位孔2c、螺旋桨展收机构3、螺旋桨展收电机一3a、电机连接器3b、螺旋桨展收电机二3c、电机输出轴3d、电机固定器3e、螺旋桨推进器4、螺旋桨推进器延长柄4a、螺旋桨推进器转子4b、螺旋桨推进器外罩4c、侧位螺旋桨4d、螺旋桨推进器连接孔位4e、多关节尾鳍组5、尾鳍螺旋桨固定槽5a、尾鳍关节电机一5b、尾鳍关节外壳一5c、尾鳍关节外壳二5d、尾鳍关节电机二5e、尾鳍关节电机三5f、尾鳍关节固定槽5g、尾鳍关节外壳三5h、尾鳍关节连接器三5i、尾鳍关节连接器二5j、尾鳍关节连接器一5k、尾鳍螺旋桨推进器6、尾鳍关节固定齿6a、尾鳍螺旋桨6b、尾鳍螺旋桨固定器6c、尾鳍片6d。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明,本发明的目的和效果将变得更加明白,应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

如图1所示,本发明为一种多推进模式的仿生机器鱼,包含仿生机器鱼本体1、滑片机构2、螺旋桨展收机构3、螺旋桨推进器4、多关机尾鳍组5、尾鳍螺旋桨推进器6。仿生机器鱼本体1与多关节尾鳍组5之间通过两个预留孔,采用螺栓固定,保证了仿生机器鱼本体1与尾鳍关节外壳三5h之间的相对固定。多关节尾鳍组5与尾鳍螺旋桨推进器6之间通过预留孔,采用螺栓固定,保证了尾鳍关节外壳一5c与尾鳍螺旋桨推进器6之间的相对固定。

如图2所示,滑片驱动器2a与滑片外壳2b通过圆形定位孔2c,使用螺栓固定,保证了两者的相对固定。当驱动器工作时,滑片外壳2b可沿滑片驱动器2a的圆杆前后移动,达到覆盖或者打开螺旋桨出口的目的。

如图3所示,螺旋桨展收电机一3a和螺旋桨展收电机二3c通过电机连接器3b上的预留孔连接,组成螺旋桨展收机构3,螺旋桨展收电机一3a输出端可以向外部旋转,螺旋桨展收电机二3c输出端可以旋转。其中,电机输出轴3d与螺旋桨推进器4相连。

如图4所示,螺旋桨推进器4通过螺旋桨推进器连接孔位4e与电机输出轴3d连接固定。螺旋桨推进器延长柄4a、螺旋桨推进器转子4b、螺旋桨推进器外罩4c为一体化设计,侧位螺旋桨4d可以实现正反转。其中,螺旋桨推进器转子4b有防水性,可以在水下工作。

如图5所示,多关机尾鳍组部分5包含尾鳍关节电机一5b、尾鳍关节外壳一5c、尾鳍关节外壳二5d、尾鳍关节电机二5e、尾鳍关节电机三5f、尾鳍关节外壳三5h、尾鳍关节连接器三4i、尾鳍关节连接器二5j、尾鳍关节连接器一5k。所述多关节尾鳍组机构5使用螺栓,通过尾鳍关节固定槽5g与仿生机器鱼本体1相固定,保证了尾鳍关节外壳三5h与仿生机器鱼本体1相对固定。所述多关节尾鳍组机构5使用螺栓,通过尾鳍螺旋桨固定槽5a与尾鳍螺旋桨推进器6相固定,保证了尾鳍关节外壳一5c与尾鳍螺旋桨推进器6相对固定。所述尾鳍关节电机与所述尾鳍关节连接器固定连接,且所述尾鳍关节电机的输出端,通过所述尾鳍关节连接器的预制孔与其他尾鳍关节连接,形成多连杆机构。所述第一关节外壳、第二关节外壳和第三关节外壳在靠近彼此的端部均设置有相互匹配的弧形结构,且所述弧形结构能够在所述尾鳍关节电机的驱动下滑动接触。

如图6所示,尾鳍螺旋桨推进器6包含尾鳍关节固定齿6a、尾鳍螺旋桨6b、尾鳍螺旋桨固定器6c、尾鳍片6d。尾鳍关节固定齿6a与尾鳍螺旋桨固定槽5a通过螺栓相连接,使多关节尾鳍组5与尾鳍螺旋桨推进器6的相对固定。尾鳍螺旋桨6b与两侧的尾鳍螺旋桨固定器6c通过螺栓相连接,保证了尾鳍螺旋桨6b的相对固定。左右尾鳍片6d通过螺栓固定在尾鳍螺旋桨推进器6的过孔上。

本发明中的仿生机器鱼有尾鳍推进模式、螺旋桨推进模式和混合推进模式的三种推进模式。下面分别介绍三种状态的切换。如图7所示。

(1)尾鳍推进模式:

切换前的准备工作,左右螺旋桨推进器4及尾鳍螺旋桨6b保持静止,左右螺旋桨展收机构3通电,带动左右螺旋桨推进器4收回仿生机器鱼本体1内部,滑片机构2保持关闭状态。多关节尾鳍组5中的尾鳍关节电机一5b、尾鳍关节电机二5e、尾鳍关节电机三5f通电,即完成尾鳍推进模式切换。此模式下,尾鳍关节电机可分别按照特定的角频率、幅值驱动仿生机器鱼前进、后退或转向。

(2)螺旋桨推进模式:

切换前的准备工作,多关节尾鳍组5中的尾鳍关节电机一5b、尾鳍关节电机二5e、尾鳍关节电机三5f通电,使其与仿生机器鱼本体1保持在同一直线上。滑片机构2启动,打开螺旋桨出口,左右螺旋桨展收机构3通电,左右螺旋桨展收电机一3a向仿生机器鱼外侧旋转,推出螺旋桨推进器延长柄4a,即完成螺旋桨推进模式切换。此时左右螺旋桨通电同时正转可以使仿生机器鱼前进,同时反转则后退,左右螺旋桨存在转速差或反向转动时则可以实现转向。左右螺旋桨展收电机二3c可以转动螺旋桨推进器延长柄4a,使仿生机器鱼沿垂直方向上运动。尾鳍螺旋桨推进器通电正反转也可以实现仿生机器鱼的前进和后退。

(3)混合推进模式:

切换前的准备工作,滑片机构2启动,打开螺旋桨出口,左右螺旋桨展收机构3通电,左右螺旋桨展收电机一3a向仿生机器鱼外侧旋转,推出螺旋桨推进器延长柄4a,左右螺旋桨及尾鳍螺旋桨推进器通电,多关节尾鳍组5中的尾鳍关节电机一5b、尾鳍关节电机二5e、尾鳍关节电机三5f通电,即完成混合推进模式切换。此模式下仿生机器鱼的机动性大大提高,能够快速完成前进、转向和变化深度等任务。

本领域普通技术人员可以理解,以上所述仅为发明的优选实例而已,并不用于限制发明,尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内,所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

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