[發明專利]一種仿生魚型機器人推進系統及仿生魚型機器人

在審

• 申請號: 201611224006.2
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106697240A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 梁新;王成才;何宇帆;李申堂;戴磊;肖琳;張克雷
• 申請（專利權）人: 中電科海洋信息技術研究院有限公司;中電科海洋信息技術（北京）有限公司
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63C11/52
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)11435
• 代理人: 陳姍姍

技術領域

本發明涉及水下機器人技術領域，尤其涉及一種仿生魚型機器人推進系統及仿生魚型機器人。

背景技術

目前，常見的水下推進器為螺旋槳結構為主的渦輪推進裝置，而該裝置存在推進效率低下以及工作噪聲較大等缺陷，后來出現了結合魚體仿生學的模擬魚類軀干運動的水下推進裝置，該類裝置能夠模仿魚類軀干左右擺動向兩側排水而產生反作用力推進裝置向前運動。目前常見的此類仿生推進裝置多使用單關節的擺動來產生推進的動力，即將單關節與尾鰭相連，通過該關節的運動帶動魚鰭的運動進而排水并產生反向作用力。上述仿生學推進裝置比起最初的蝸輪推進裝置具有一定的進步性，但是仍存在以下比較明顯的缺點：

缺點一：單純通過尾鰭擺動來產生推進的動力，不僅存在動力不足的問題，而且其擺動角度受到限制，并不能模擬出真實魚類移動時的擺動姿態；

缺點二：目前的仿生推進裝置由于關節旋轉角度的限制，難以實現小角度轉動以及原地自轉等靈活度較高的運動。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種仿生魚型機器人推進系統及仿生魚型機器人，該仿生魚型機器人推進系統及仿生魚型機器人提高了仿生推進裝置對魚體運動的模擬程度，同時也提高了推進的效率及裝置運動的靈活度。

根據本發明的一個方面，提供了一種仿生魚型機器人推進系統，包括多個依次相連的推進單元，每個推進單元包括驅動裝置、驅動裝置固定卡件和驅動裝置軸連支架；驅動裝置固定卡件固定安裝在驅動裝置的外側，驅動裝置軸連支架的一端連接到驅動裝置的輸出軸上并隨輸出軸轉動，驅動裝置軸連支架的另一端以可轉動的方式連接到驅動裝置固定卡件上，驅動裝置軸連支架的中部與其后方的推進單元的驅動裝置固定卡件固定連接。

多個推進單元依次連接，最后部的推進單元相對于最前部的推進單元的旋轉角度為各個關節的旋轉角度的疊加值，可以實現靈活度高的運動，更真實的模擬魚類游動時的擺動姿態，此外，多個推進單元也增大了推進系統產生的推進力，提高推進效率。

進一步的，驅動裝置固定卡件包括U形的卡件主體，卡件主體的兩端對稱的設有第一安裝板，驅動裝置的兩側分別設有第二安裝板，第一安裝板和第二安裝板一一對應的固定連接在一起，卡件主體將驅動裝置上與輸出軸相對的側面罩住。

卡件主體的U形架結構在實現其功能的前提下最為節省材料，減輕推進系統的重量，便于仿生魚型機器人的內部搭載更多其他的工作模塊；驅動裝置軸連支架與驅動裝置之間以及驅動裝置軸連支架與其他的推進單元之間通過驅動裝置固定卡件進行連接，更加牢固可靠且便于連接件的安裝；驅動裝置固定卡件還對驅動裝置形成一定的保護作用。

進一步的，驅動裝置軸連支架包括兩塊橫板和一塊豎板，兩塊橫板對稱的安裝在豎板的兩端，其中一塊橫板與驅動裝置的輸出軸相連接，另一塊橫板與驅動裝置固定卡件相連接。

驅動裝置軸連支架形成一個向一側旋轉90°的U形結構，豎板與其后方的推進單元連接，使整個推進系統的結構非常緊湊。

進一步的，在同一個推進單元中，驅動裝置軸連支架的兩端同軸轉動。驅動裝置軸連支架的兩個橫板同軸轉動，可降低在驅動裝置軸連支架轉動過程中，推進單元各個部件所受到的剪切力，增加推進系統工作的可靠性，延長推進系統的使用壽命，降低維護維修的成本。

進一步的，在不同的推進單元之間，驅動裝置軸連支架的旋轉軸相互平行。各旋轉軸相互平行，模擬魚體真實的關節運動的情況，進一步提高了仿生推進裝置對魚體運動的模擬程度。

進一步的，驅動裝置的輸出軸縱向布置。驅動裝置的輸出軸縱向布置時，其轉動會帶動推進單元左右擺動，與魚體運動時的擺動情況一致，仿生程度高，靈活度高。

優選的，所述推進單元的數量為三個。三個推進單元所包含的三個驅動裝置的輸出軸處形成三個關節，通過三個關節的配合協作運動能夠實現前進、后退、左轉、右轉以及原地自傳等運動。

本發明的驅動裝置可采用舵機、步進電機、直流電機、伺服電機等一切可控電機單元。

根據本發明的另一個方面，提供一種仿生魚型機器人，包括頭部、軀干部和尾部，還包括上述仿生魚型機器人推進系統，所述的仿生魚型機器人推進系統設置在軀干部。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、本發明示例的仿生魚型機器人推進系統，設置多個推進單元，增大了推進系統產生的推進力，提高推進效率；此外，多個推進單元之間既可以獨立控制，也可以耦合控制，結合實際運行環境可以增加關節推進單元數量以增強推進系統運動性能或者減少關節推進單元數量以控制運動能耗，非常靈活且適用范圍廣。