[實用新型]一種低能耗仿生機器魚的磁動力推進機構

有效

• 申請號: 201420202746.6
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN203902829U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 顏欽;曹致榮;沃增亞;黃朋;王書文
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63H23/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本實用新型涉及到一種磁動力推進機構，具體涉及一種低能耗仿生機器魚的磁動力推進機構。

背景技術

?????隨著人類對海洋資源的不斷開發，自主水下機器人已經慢慢成為人類進行海洋探索和研究的重要平臺。而傳統的自主水下機器人大多采用螺旋槳和葉輪式等原理的常規推進器，這些推進器的推進效率一般徘徊在40%-60%，除此之外，結構龐大、噪音大、對環境擾動大、靈活性差和隱蔽性差等缺點，制約了常規水下推進器的應用。目前越來越多的自主水下機器人放棄了傳統的螺旋槳推進方式，而采用模仿魚類高性能的波動推進的游動方式來產生推進力。魚類在大自然中歷經了至少5億年的進化，形成獨特的水下游動模式，具有運動效率高、機動性能高和噪聲小的特點。所以，模仿魚類的游動方式不但能提高水下機器人的航行效率和機動性能，更為水下機器人的發展和應用提高了新的思路和方向。

????目前仿生機器魚研究是國內外水下機器人研究的熱點，大部分都采用電機驅動的模式，也有一些研究機構采用形狀記憶合金、壓電陶瓷等智能材料作為驅動元件。如：美國MIT研制的RoboTuna和后續的仿魚推進器，日本運輸省船舶技術研究所研制的PF系列機器魚，英國Essex大學研制的仿生機器鯉魚，以及美國西北大學研制的波動鰭推進器等。國內的仿生機器魚主要有北京大學的機器魚和仿生海豚、中科院自動化所的仿生機器魚、北京航空航天大學的SPC系列潛水器、哈爾濱工程大學的仿生藍鰭金槍魚和哈爾濱工業大學的形狀記憶合金仿生烏賊以及中國科學技術大學的仿生機器魚和形狀記憶合金仿生魚鰭。

????以上提及的電機驅動或智能材料驅動的仿生機器魚，主要存在著體積冗余、難于防水、控制復雜的問題，特別是電機旋轉驅動機構的防水問題，給仿生機器魚的應用帶來很大的制約。針對以上問題，本實用新型提出一種新型的采用磁動力作為動力的仿生機器魚推進機構，能耗低，不需要考慮驅動機構的防水問題，而且控制方便簡單。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的問題，提供一種低能耗仿生機器魚的磁動力推進機構。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現：

一種低能耗仿生機器魚的磁動力推進機構，包括本體即磁動力尾鰭，所述磁動力尾鰭包括U型連接架，磁感應線圈，強磁擺子和新月形柔性尾鰭，所述磁感應線圈由絲包線纏繞在PVC筒管上形成的，所述強磁擺子采用兩個圓形的強磁永磁體吸合安裝在旋轉軸的中心位置上，所述旋轉軸的兩端安裝在兩個小軸承上，且所述旋轉軸的末端通過卡銷把所述小軸承內圈鎖住，所述U型連接架將魚身與所述新月形柔性尾鰭連接，其所述新月形柔性尾鰭由尾柄和鰭面組成。

進一步的，所述U型連接架采用硬鋁薄板加工而成，所述絲包線的絲徑為0.2mm。

優選的，所述機構采用電磁動力擺動方式驅動，并且采用線圈電磁感應和永磁強磁體相結合的方式，具有很好的導電性和表面絕緣性，在水中不需要做任何防水處理。

進一步的，所述強磁擺子和所述新月形柔性尾鰭采用磁場吸合與硅膠粘合的固定方式，所述新月形柔性尾鰭是新月形的柔性乳膠板，在擺動過程中通過變形具有合適的擊水角，能獲取較大的推動力。

本實用新型的有益效果:?

采用本實用新型技術方案，?結構簡單，體積輕小，加工方便；磁感應線圈是采用常見的漆包線繞制而成，具有很好的絕緣防水功能，使得加工簡單便捷；本實用新型不需要任何防水保護，直接置于水中便能工作，大大降低了機構的復雜度；本實用新型沒有用到電機，采用電磁感應原理，實現零噪聲驅動；推進效率高；與常用的舵機作為驅動源相比，本實用新型的能耗功率僅為舵機的1/4，換言之，推進效率是舵機的4倍，同時，磁動力推進機構的工作電壓范圍較廣，從6V-12V都能適應。

附圖說明

圖1是本實用新型一種低能耗仿生機器魚的磁動力推進機構的結構圖；

圖2是本實用新型一種低能耗仿生機器魚的磁動力推進機構的結構剖視圖；

圖3是本實用新型提供前進推進力的運動控制示意圖；

圖4是本實用新型提供右轉彎動力的運動控制示意圖；

圖5是本實用新型提供左轉彎動力的運動控制示意圖。

圖中標號說明：1、魚身，2、磁動力尾鰭，3、U型連接架，4、漆包線，5、PVC筒管，6、小軸承，7、卡銷，8、旋轉軸，9、強磁永磁體，10、新月形尾鰭。

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本實用新型。