[實用新型]線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置及其仿生機構

有效

• 申請號: 201220654089.X
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN202966635U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 李崢;杜如虛
• 申請（專利權）人: 深圳市中科蓮花凈水科技有限公司
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及在水中使用的仿生機構領域，尤其涉及的是一種可真實模擬魚類游動而又結構簡單、推進效率高的線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置及其仿生機構。

背景技術

仿生機構指的是模擬生物運動的構造形態和功能而制作的機構。隨著人類在水面以及水下活動的增加，模仿魚類游動的裝置以及機構越來越多，例如魚尾推進裝置。與傳統的螺旋槳驅動相比，仿魚尾推進裝置通過魚尾的往復擺動而產生推力，其擺動頻率低，噪音小，推進效率高，不僅可實現推進還可以對方向進行控制。

而魚類游泳時，比較典型的兩種運動方式包括鲹科類魚尾的擺動和鰻狀類魚身的波動。但是，現有的仿魚尾水下推進裝置在驅動器少時無法真實模擬魚類游動，在驅動器多時系統結構又復雜、控制難度較大。

例如，常用的仿魚尾機構利用曲柄滑塊或偏心輪等傳統機構將電機的旋轉運動轉化為往復運動，從而模擬魚尾的往復擺動。但這類推進裝置往往僅能實現一個擺動，不能真實模擬魚類游動。

又如，現有技術中采用多個電機相串聯的機器魚，通過這些電機的協調運動來控制骨架的運動，但每個關節都需要一個單獨的驅動器，其驅動機構以及控制難度隨關節數目的增加而更加復雜化，同時，這類設計中各關節的摩擦也消耗了大量能量。

再如，采用充氣閥、氣囊和柔性關節等制作的仿生機器魚，通過充氣閥驅動柔性關節擺動，利用氣囊進行升降，但該類設計同樣需要一個驅動器控制一個關節。

以及，現有技術中還有采用柔性結構充當魚尾，通過電機協調拉緊放松魚尾兩側鋼絲使魚尾往復擺動而實現推動的仿生機器魚，但該類設計中的鋼絲通過限位導孔貼在魚尾的兩側，尾部具有渦流效應，電機所需拉力加大，難以實現高速推進。

因此，現有技術尚有待改進和發展。

發明內容

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置，可比較真實地模擬魚類游動，且結構簡單、推進效率高。

同時，本實用新型還提供一種使用驅動器數量少、結構緊湊、易于控制的仿生機構。

本實用新型的技術方案如下：一種線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置，其中：該推進裝置包括柔性骨架、魚尾型卡板、雙孔椎片、單孔椎片和驅動線，所述魚尾型卡板上橫向間隔設置有適配所述雙孔椎片和單孔椎片垂直插入的椎片孔，所述雙孔椎片位于所述魚尾型卡板的前半段，所述單孔椎片位于所述魚尾型卡板的后半段，所述柔性骨架依次穿過所述雙孔椎片和單孔椎片，并將其卡固在所述魚尾型卡板上，所述雙孔椎片的兩邊分別設置有兩個適配所述驅動線穿過的線孔，所述單孔椎片的兩邊分別設置有一個適配所述驅動線穿過的線孔。

所述的線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置，其中：后一節雙孔椎片的長度依次小于前一節雙孔椎片的長度，后一節單孔椎片的長度依次小于前一節單孔椎片的長度，第一節單孔椎片的長度小于最后一節雙孔椎片的長度。

所述的線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置，其中：后一節雙孔椎片兩邊外側線孔之間的距離依次小于前一節雙孔椎片兩邊外側線孔之間的距離，后一節雙孔椎片兩邊內側線孔之間的距離依次小于前一節雙孔椎片兩邊內側線孔之間的距離，后一節單孔椎片兩邊線孔之間的距離依次小于前一節單孔椎片兩邊線孔之間的距離，第一節單孔椎片兩邊線孔之間的距離小于最后一節雙孔椎片兩邊外側線孔之間的距離。

所述的線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置，其中：所述雙孔椎片和單孔椎片的上下兩邊均設置有突出表面的凸臺，所述雙孔椎片和單孔椎片的中心處均設置有適配所述柔性骨架穿過的骨架槽。

所述的線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置，其中：所述雙孔椎片和單孔椎片上的骨架槽和凸臺均偏離左右中心線設置，所述骨架槽與凸臺之間的水平距離等于所述魚尾型卡板的厚度，所述凸臺的內側面與左右中心線之間的水平距離等于所述魚尾型卡板厚度的二分之一。

所述的線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置，其中：所述雙孔椎片和單孔椎片均呈橢圓形片狀，所述雙孔椎片和單孔椎片上的線孔均以橢圓的短軸為對稱軸對稱設置在橢圓的長軸上。

所述的線驅動柔性仿魚尾水下推進裝置，其中：所述魚尾型卡板上的椎片孔沿該魚尾型卡板的長度方向水平等間隔平行設置，所述椎片孔的長度與相應的雙孔椎片或單孔椎片的寬度相適配，所述椎片孔的寬度與相應的雙孔椎片或單孔椎片的厚度相適配，所述椎片孔的長度方向與所述魚尾型卡板的長度方向相垂直。