[發明專利]主動加從動混合驅動仿魚尾水下推進裝置

在審

• 申請號: 201610681059.0
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN107757849A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 鐘勇;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;B63H23/06;B63H23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及水下航行器領域，具體涉及主動和從動混合式仿魚尾水下推進裝置。

背景技術

海洋占有約71%的地球表面面積，具有豐富的資源，近年來興起一股研究水下航行器的熱潮，其中仿生機器魚是一個典型代表。仿生機器魚是參照魚類游動的機理，利用機械、電子元器件或者智能材料來實現水下推進的裝置。與傳統螺旋槳驅動相比，仿魚尾推進裝置通過魚尾的往復擺動而產生推力，擺動頻率低，噪音低，推進效率高，不僅可實現推進還可以對方向進行控制。

目前模仿魚運動的水下裝置越來越多，其實現方式分類以下幾種：

1. 采用曲柄搖桿機構，偏心輪機構等電機的旋轉運動轉化為往復運動，從而實現魚尾的往復擺動，例如申請號為201510921371. 8公開的魚尾擺動裝置。又例如申請號為201520551322.5公開的高仿真機器魚機構與系統中，采用曲柄機構去驅動后方的魚尾擺動。這類推進裝置的機構運動均為剛性運動，不能真實模仿魚尾柔性變形擺動。

2. 實現魚身的波動，典型的方法為采用多個電機串聯，通過電機的協調運動實現魚身的波動。比如，中國專利ZL01219339.9公開了新型遙控多關節仿生機器魚，包括魚形外殼，若干節骨架，電池和接收控制電路板。每節骨架由舵機、固定架和擺動連接架構成；中國專利ZL200610112794.6公開了一種多模態仿生機器魚，包括剛性魚頭，具有多個關節的柔性身體等，魚尾的擺動通過多個電機的協調運動實現。這類設計通過對電機的控制，不僅可以實現魚尾的擺動，也可以實現魚身的波動，可以比較真實模擬魚類游動。其缺點在于，每一個關節需要一個或多個驅動器，結構復雜，電機協調控制困難；同時，電機尺寸限制了魚體的設計，導致魚身比較笨重。

3. 還有一類是采用拉線驅動的方式，例如 中國專利CN201210307229.0公開了一種線驅動多關節仿魚尾水下推進裝置及其仿生機構，例如拉線機構實現C形或者兩對拉線實現S形擺動，很好的模仿了真實魚類的擺動。但是此發明使用過多關節，導致摩擦較嚴重，效率不高。并且實現S形擺動時需要兩對線和兩個電機驅動，導致機器魚頭部較龐大。

因此，現有技術尚有待改進和發展。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種簡單的水下推進機構，所需驅動器少，能夠比較真實模擬魚類游動，推進效率高。為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：主動和從動混合式仿魚尾水下推進裝置，所述推進裝置分為兩部分：主動驅動部分和從動運動部分。

上述方案中，裝置的主動驅動部分采用拉線機構，通過一個舵機實現往復擺動；從動運動部分是由柔性材料制作而成，將隨著主動驅動部分的運動而運動，從而只使用一個驅動器就可以實現類魚的S形擺動。并且從動部分不需要電機驅動，大大提高了整個推進裝置的效率。

上述方案中，所述拉線機構由若干關節串聯組成。所述關節采用自相似設計，關節兩端具有圓柱形鉸鏈，兩側具有卡槽，中心具有一個通孔，兩端各有一個線孔。所述關節截面可采用橢圓，多邊形或者圓形。

上述方案中，所述卡槽，是用于鑲嵌各種形狀的魚鰭。

上述方案中，所述關節中心的通孔，穿過一根柔性棒。所述柔性棒的材質可以用橡膠棒或者尼龍棒。所述柔性棒依次穿過所有關節。

上述方案中，所述關節兩端的線孔，穿過兩根驅動線。所述驅動線的材質可以用鋼線或者尼龍線。所述驅動線依次穿過所有關節。

上述方案中，所述驅動線一端固定在最后一個關節截面上，另一端固定在驅動器上。在驅動線的控制下，拉線機構可以產生往復擺動。

上述方案中，所述從動部分是由柔性材料制作而成，其形狀類似于魚尾加魚身的后半段。所述從動部分粘連固定在主動驅動部分的拉線機構的最后一個關節上。當主動驅動部分擺動時，從動部分將隨之運動。

上述方案中，所述從動部分所使用的柔性材料可以用硅膠，橡膠，乳膠等。將所述柔性材料的未凝固液體灌注到定制的磨具中，添加凝固劑灌注形成從動部分。

附圖說明

圖1是本發明主動和從動混合式仿魚尾水下推進裝置處于直線狀態下的立體圖；

圖2是本發明主動和從動混合式仿魚尾水下推進裝置驅動線與驅動器轉盤連接平面圖；

圖3是本發明主動和從動混合式仿魚尾水下推進裝置所用關節的立體放大圖；

圖4是本發明主動和從動混合式仿魚尾水下推進裝置所用關節2前視圖；

圖5是本發明主動和從動混合式仿魚尾水下推進裝置圖4中的A-A剖面圖；