[實用新型]柔性仿生推進(jìn)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320814446.9
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN203623955U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐海軍;張雷;張湘;易聲耀;鄒騰安
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B63H1/30
• 分類號: B63H1/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 周長清

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種仿生運(yùn)動器械，尤其涉及一種柔性仿生推進(jìn)器。

背景技術(shù)

隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，研制新型水下航行器的仿生運(yùn)動推進(jìn)器的工作越來越顯得重要。仿生擺動關(guān)節(jié)既是仿生推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)組成部分，又是其模擬各種仿生節(jié)律運(yùn)動的基礎(chǔ)，仿生擺動關(guān)節(jié)的運(yùn)動特性好壞將直接影響到整個仿生推進(jìn)器的性能。

目前，現(xiàn)有的用于水下航行器的仿生推進(jìn)器，一般由若干個獨立或者聯(lián)動的電機(jī)直驅(qū)式剛性仿生擺動關(guān)節(jié)，通過特定機(jī)械結(jié)構(gòu)組合在一起，再通過剛性機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)來模擬水下生物的柔性節(jié)律運(yùn)動。由于剛性仿生擺動關(guān)節(jié)一般由電機(jī)直接驅(qū)動或者通過運(yùn)動變換機(jī)構(gòu)驅(qū)動仿生關(guān)節(jié)，當(dāng)機(jī)械結(jié)構(gòu)固定后，擺動運(yùn)動規(guī)律無法調(diào)整，造成仿生運(yùn)動形式單一、可調(diào)參數(shù)少。更為嚴(yán)重的是，當(dāng)仿生擺動關(guān)節(jié)受外界干擾時，容易造成運(yùn)動卡死，甚至機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)損壞。許多相關(guān)試驗表明，以剛性仿生擺動關(guān)節(jié)運(yùn)動為基礎(chǔ)，仿生推進(jìn)器所模擬的仿生運(yùn)動比較僵硬，造成仿生推進(jìn)效率低下。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本實用新型提供一種具有運(yùn)動柔性和結(jié)構(gòu)柔性的柔性仿生推進(jìn)器。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出的技術(shù)方案為：

一種柔性仿生推進(jìn)器，包括一個以上的柔性仿生擺動關(guān)節(jié)，所述的柔性仿生擺動關(guān)節(jié)包括腔體、擺桿、轉(zhuǎn)軸和鰭條，所述擺桿安裝于腔體內(nèi)并將腔體分隔成第一腔室和第二腔室，所述擺桿的一端為轉(zhuǎn)動端，所述擺桿的另一端為自由擺動端，通過自由擺動端的擺動使轉(zhuǎn)動端轉(zhuǎn)動；所述第一腔室和第二腔室上分別開設(shè)有連通油孔，所述轉(zhuǎn)軸連接于擺桿的轉(zhuǎn)動端，所述鰭條安裝于轉(zhuǎn)軸上。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述擺桿上開設(shè)有允許流體從第一腔室向第二腔室流動的第一單向閥及允許液流從第二腔室向第一腔室流動的第二單向閥。

所述擺桿上開設(shè)有兩個單向閥孔，所述單向閥孔為階梯孔狀，所述第一單向閥、第二單向閥均包括安裝于單向閥孔內(nèi)的閥芯、閥芯彈簧及調(diào)節(jié)螺釘，所述閥芯安裝于單向閥孔內(nèi)并靠近階梯部，所述閥芯彈簧一端頂緊閥芯，另一端與調(diào)節(jié)螺釘相連；所述調(diào)節(jié)螺釘上開設(shè)有過油孔。

所述擺桿上自由擺動端的擺動行程上設(shè)置有兩根復(fù)位彈簧，分別對應(yīng)安裝于第一腔室和第二腔室中，所述復(fù)位彈簧的一端與擺桿的自由擺動端相連，所述復(fù)位彈簧另一端與腔體的內(nèi)壁相連。

所述腔體包括邊框和兩個密封端蓋，兩個密封端蓋位于邊框的兩端形成密封腔體。

所述腔體上設(shè)有用來安裝轉(zhuǎn)動端的容置腔，所述容置腔由邊框、兩個密封端蓋扣合形成。

所述腔體的截面形狀為扇形，所述自由擺動端位于扇形腔體中較大的一端內(nèi)。

所有柔性仿生擺動關(guān)節(jié)依次排列并固定安裝于支架組件上。

所述轉(zhuǎn)軸的一端伸出腔體，所述鰭條連接于轉(zhuǎn)軸上的伸出端上；靠近轉(zhuǎn)軸伸出端的密封端蓋上設(shè)有密封組件，所述密封組件包括密封圈、擠壓蓋及連接件，所述密封圈套設(shè)與轉(zhuǎn)軸上并通過連接件和壓蓋固定于密封端蓋上。

所述擺桿上自由擺動端的底部兩側(cè)分別設(shè)有凸臺。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：

（1）本實用新型的具有一定的運(yùn)動柔性和結(jié)構(gòu)柔性。仿生擺動關(guān)節(jié)的運(yùn)動柔性是指擺幅、擺頻、擺動規(guī)律等運(yùn)動參數(shù)能夠動態(tài)調(diào)整，擺動換向時無運(yùn)動速度或加速度沖擊；結(jié)構(gòu)柔性是指當(dāng)有外界干擾限制而無法正常擺動運(yùn)動時，仿生柔性擺動關(guān)節(jié)能夠調(diào)整適應(yīng)，自動切斷傳動鏈，避免機(jī)械結(jié)構(gòu)或者電氣系統(tǒng)損壞。本實用新型通過簡單地改變液壓閥控制策略，即可改變液壓流量，由此實現(xiàn)柔性仿生擺動關(guān)節(jié)擺幅、擺頻參數(shù)的調(diào)整，以及實現(xiàn)不同的擺動規(guī)律，如正弦擺動規(guī)律、三角波擺動規(guī)律等；（2）本實用新型有效保護(hù)其結(jié)構(gòu)安全，避免機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞，實現(xiàn)仿生結(jié)構(gòu)柔性。柔性仿生擺動關(guān)節(jié)在發(fā)生過載時，能夠自動開啟泄流保護(hù)結(jié)構(gòu)，而且它未過載的柔性仿生擺動關(guān)節(jié)的運(yùn)動則不受影響。當(dāng)過載消除后，其運(yùn)動自行恢復(fù)；（3）本實用新型設(shè)置緩沖容腔、復(fù)位彈簧，有效降低了擺動換向時的液流沖擊；（4）本實用新型設(shè)計的邊框等部件的扇形外形，使得其沿軸向尺寸較小，而垂直于軸向尺寸較大，這種扁平扇形結(jié)構(gòu)便于在緊湊的體積內(nèi)實現(xiàn)大的轉(zhuǎn)矩輸出；（5）本實用新型在其工作過程中安全、可靠，具有很強(qiáng)的可移植性和實用性。

附圖說明

圖1是本實用新型柔性仿生擺動關(guān)節(jié)的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型柔性仿生擺動關(guān)節(jié)的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖3的A-A截面的剖視圖。

圖4是本實用新型柔性仿生推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖。