[發明專利]一種仿生機器海豚

無效

• 申請號: 201010251497.6
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN101913419A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 譚民;喻俊志;周超;徐德;曹志強;危常明;沈飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63H21/17
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明涉及機電一體化裝置，具體地說涉及一條模仿海豚運動的機器海豚。

背景技術

隨著人類在水下環境中的生產、科研活動不斷增加，水下作業任務發生很大的變化，提出了很多新的要求，原有的水下檢測、作業、運載裝置難以滿足復雜水下作業任務的需求，人工操作的方式在某些情況下給人的安全帶來直接或間接的損害。近年來，隨著仿生學和機器人學研究的不斷進步，集成仿生水下推進技術的仿生水下機器人研究受到關注。與普通的水下推進器相比，魚類/海豚的游動具有高效、高機動性、噪聲低等優點，而其中海豚具有比魚類更為卓越的性能和減阻機制。目前，仿生機器海豚的研究成為一個熱點。日本Nakashima等人開發了兩關節的自推進的機器海豚。北京大學研制了一種五連桿機器海豚以及一種曲柄約束雙電機驅動機器海豚。胸鰭通常設計為一對，每個胸鰭有兩個自由度，這在一定程度上限制了胸鰭的靈活性。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有一對三自由度胸鰭和尾部可轉向拍動的仿生機器海豚。

為了實現上述目的，本發明提供的一種仿生機器海豚，包括喙部、頭上殼、胸鰭機構、主推進機構、尾部、控制部分和海豚皮；

機器海豚的喙部、頭上殼與胸鰭機構構成了機器海豚流線型的頭部，胸鰭機構的頭部骨架與喙部用膠連接在一起形成一個中空的前容腔，頭部骨架與頭上殼用螺釘連接在一起形成一個中空的上容腔，控制部分和電源單元置于中空的前容腔和上容腔中；

所述胸鰭機構由頭部骨架、工字框架、左楔形塊、左旋轉圓筒、左旋轉件、左胸鰭擺動舵機、左胸鰭齒輪、左胸鰭擺動舵機齒輪、左擺軸、左胸鰭、左方形軸、左聯軸器、左胸鰭拍動舵機固定塊、左胸鰭拍動舵機、右胸鰭拍動舵機、右胸鰭拍動舵機固定塊、右聯軸器、右擺軸、右胸鰭、右胸鰭齒輪、右胸鰭擺動舵機、右胸鰭擺動舵機齒輪、右楔形塊、右旋轉圓筒、右旋轉件、右胸鰭轉動舵機、左胸鰭轉動舵機、右方形軸組成，其中：

左胸鰭和右胸鰭位于機器海豚頭部外兩側；工字框架固定于頭部骨架上，左楔形塊和右楔形塊分別固定于頭部骨架兩側；

左胸鰭擺動舵機固定在左旋轉圓筒上，左胸鰭擺動舵機的輸出軸上固定有左胸鰭擺動舵機齒輪，左胸鰭擺動舵機齒輪與左胸鰭齒輪嚙合，左胸鰭齒輪和左胸鰭固定在左擺軸上；右胸鰭擺動舵機固定在右旋轉圓筒上，右胸鰭擺動舵機的輸出軸上固定有右胸鰭擺動舵機齒輪，右胸鰭擺動舵機齒輪與右胸鰭齒輪嚙合，右胸鰭齒輪和右胸鰭固定在右擺軸上；由上述結構，左胸鰭的擺動由左胸鰭擺動舵機驅動，通過一對相互嚙合的左胸鰭擺動舵機齒輪和左胸鰭齒輪，帶動左擺軸擺動，左胸鰭固定在左擺軸上，從而實現左胸鰭的擺動；右胸鰭的擺動由右胸鰭擺動舵機驅動，通過一對相互嚙合的右胸鰭擺動舵機齒輪和右胸鰭齒輪，帶動右擺軸擺動，右胸鰭固定在右擺軸上，從而實現右胸鰭的擺動；

左胸鰭轉動舵機通過所述舵機的擺桿與左旋轉圓筒的鍵槽相配合，左胸鰭轉動舵機和左旋轉圓筒均固定在左旋轉件內；右胸鰭轉動舵機通過所述舵機的擺桿與右旋轉圓筒的鍵槽相配合，右胸鰭轉動舵機和右旋轉圓筒均固定在右旋轉件內；由上述結構，左胸鰭的轉動由左胸鰭轉動舵機驅動，通過左胸鰭轉動舵機的擺桿驅動左旋轉圓筒相對于左旋轉件旋轉，帶動左胸鰭的擺動的機械結構一起運動，實現左胸鰭的轉動；右胸鰭的轉動由右胸鰭轉動舵機驅動，通過右胸鰭轉動舵機的擺桿驅動右旋轉圓筒相對于右旋轉件旋轉，帶動右胸鰭的擺動的機械結構一起運動，實現右胸鰭的轉動；

左胸鰭拍動舵機固定塊與頭部骨架通過螺母固定，左胸鰭拍動舵機固定在左胸鰭拍動舵機固定塊上，左胸鰭拍動舵機的輸出軸與左聯軸器連接，左聯軸器與左方形軸相連，左方形軸與工字框架間隙配合，左方形軸與左旋轉件通過左旋轉件上的方孔相連；右胸鰭拍動舵機固定塊與頭部骨架通過螺母固定，右胸鰭拍動舵機固定在右胸鰭拍動舵機固定塊上，右胸鰭拍動舵機的輸出軸與右聯軸器連接，右聯軸器與右方形軸相連，右方形軸與工字框架間隙配合，右方形軸與右旋轉件通過右旋轉件上的方孔相連；由上述結構，左胸鰭的拍動由左胸鰭拍動舵機驅動，通過左聯軸器帶動左方形軸運動，左旋轉件隨之運動，帶動左胸鰭的轉動的機械結構和左胸鰭的擺動的機械結構一起運動，實現左胸鰭的拍動；右胸鰭的拍動由右胸鰭拍動舵機驅動，通過右聯軸器帶動右方形軸運動，右旋轉件隨之運動，帶動右胸鰭的轉動的機械結構和右胸鰭的擺動的機械結構一起運動，實現右胸鰭的拍動；