[發明專利]一種機器魚胸鰭推進機構

有效

• 申請號: 201210574562.8
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103010438B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 李宗剛;石慧榮;高溥;丁琛;陳引娟;趙冬艷;張軍平
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63H1/02
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司11249
• 代理人: 劉洪京

技術領域

本發明屬于機電裝置，尤其涉及機器魚的胸鰭推動機構。

背景技術

隨著海洋權益重要性的日益凸顯，對海洋的探索、保護和利用的重要性也隨之增加。現有水中執行任務的艦船及潛器多以螺旋槳為主要推進方式，在噪音和尾渦控制方面具有比較大的局限性。魚類作為自然界進化的產物，在水中具有極為出色的游動能力，對其游動機理的研究有助于為新一代艦船和潛器提供新的推進方式。在自然界，魚類的推進方式主要分為兩類，即身體/尾鰭推進方式，及胸鰭推進方式。目前的研究主要集中在前者，且已有較為成熟的推進機理研究成果和仿生機器魚產品。在低速運動的條件下，與尾鰭推進方式相比較，胸鰭推進方式在游動的靈活度、姿態穩定性、沉浮控制、定位等方面具有明顯的優勢，因此得到越來越多的研究者的關注。其中，胸鰭推進機構的創新設計是其中的關鍵技術之一，目前的推進機構多以鲼類為仿生對象，推進機構和魚體實行整體密封。本發明涉及一種機器魚的新型胸鰭推動機構，通過左右胸鰭各自獨立的兩自由度運動，實現機器魚直游、轉彎等多種推進模式。同時，通過機構創新，解決了胸鰭推進機構和魚體機構之間的密封問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，基于魚類胸鰭動力學分析以及機器魚在其特殊動作環境中密封性的要求，提供一種新型機器魚胸鰭推進機構，其具有運動形式多樣、傳統機械機構的靈活度和密封性的優點。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

一種新型機器魚胸鰭推進機構，包括沿魚體外殼中軸線左、右對稱的兩個胸鰭機構，兩個所述胸鰭機構結構相同，所述胸鰭機構，包括電機支架、動力源電機、齒輪對、轉動中軸、中軸支架、轉動支架、第一電機、鉸接件、滑筒、類球副、胸鰭，所述電機支架和中軸支架固定在魚體外殼上，所述動力源電機固定于電機支架內，所述動力源電機的輸出軸端連接齒輪對，所述齒輪對裝配在轉動中軸上，所述轉動中軸的一端為動力源電機的輸出褍，所述轉動中軸由電機支架支撐，轉動中軸的中部通過軸承由中軸支架支撐，其另一端通過法蘭與轉動支架連接，所述第一電機緊固在轉動支架上，所述第一電機的輸出端與通過鉸接件鉸接于滑筒一端，所述滑筒另一端滑動連接類球副，所述類球副與胸鰭固定連接。

進一步的，所述齒輪對包括第一齒輪和第二齒輪，所述第一齒輪嚙合第二齒輪。

進一步的，所述鉸接件連接第一電機的一端設有大連接部，所述鉸接件連接滑筒的另一端設有開口相反的小連接部。

進一步的，所述滑筒外壁一側開有沿長度方向的缺口。

進一步的，所述類球副包括活動桿、第一類球副套件、第二類球副套件和第三類球副套件，所述活動桿為斷開的兩截，活動桿中間固定連接有第一類球副套件，所述第一類球副套件中部設置在第二類球副套件內，所述第二類球副套件密封安裝于第三類球副套件內，所述活動桿另一端與胸鰭固定連接，所述第二類球副和活動桿件之間通過軟橡膠皮套連接。

與現有技術相比較，本發明具有如下的有益效果：

解決了在胸鰭推進機構設計中靈活度和密封性的問題，在良好的密封效果下，實現胸鰭的二自由度靈活運動；

胸鰭機構簡潔、容易實現，各部件材質選用靈活度大，采用鉸鏈與類球副的配合可實現穩定的運動傳輸；

運動形式多樣，通過各控制參數以及安裝角度的調節可實現大量有效的推進力，在胸鰭的動作方面能更好的擬合魚類胸鰭的運動狀況，有利于機器魚的發展研究；

左、右胸鰭采用對稱結構，并且左、右胸鰭機構軸心線間的夾角，在具體設計時可根據實際情況需要變化，采用固定結構的電機支架能夠應用在多種仿生機器魚中；

動力源電機和第一電機提供動力，第一電機采用電刷提供電信號控制，可以同時實現胸鰭的擺動和整周轉動，實現仿生機器魚直游、轉向、變速巡游的靈活性，提升了機器魚游動推進能力。

附圖說明

圖1是本發明新型機器魚胸鰭推進機構的整體示意圖；

圖2是本發明單側胸鰭推進機構的示意圖；

圖3是本發明單側胸鰭推進機構的類球副的示意圖；

圖4是本發明單側胸鰭推進機構的類球副的整體圖；

圖5是本發明單側胸鰭推進機構的類球副的整體俯視圖；

圖6是圖5的A-A剖視圖；

圖7是圖6的B-B剖視圖；

圖8是本發明單側胸鰭推進機構的滑筒的示意圖；

圖9是本發明單側胸鰭推進機構的滑筒的使用圖。

具體實施方式