[發明專利]基于擺動胸鰭與背腹式尾鰭聯合推進的水下仿生航行器

有效

• 申請號: 201910873151.0
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110588932B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 潘光;宋保維;白靖宜;路陽;曹勇;曹永輝;黃橋高
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B63H1/30
• 分類號: B63H1/30;B63H21/17
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 云燕春

1.一種基于擺動胸鰭與背腹式尾鰭聯合推進的水下仿生航行器，其特征在于：包括左側胸鰭驅動模塊(50)、右側胸鰭驅動模塊(51)、頭部及軀干控制模塊(52)、尾鰭驅動模塊(53)和蒙皮(54)；頭部及軀干控制模塊(52)為整個仿生航行器的軀干和控制部分；左側胸鰭驅動模塊(50)和右側胸鰭驅動模塊(51)為兩個對稱組件，分別安裝于頭部及軀干控制模塊(52)的兩側；尾鰭驅動模塊(53)安裝于頭部及軀干控制模塊(52)的尾端；

所述頭部及軀干控制模塊(52)包括通信模塊(7)、探測工作模塊(8)、控制模塊(9)和電源模塊(10)，頭部及軀干控制模塊內的各模塊之間通過導線連接；通信模塊(7)用于通信和定位，探測工作模塊(8)用于探測水中溫度、金屬離子濃度和氧氣濃度，控制模塊(9)用于接收指令并控制左側胸鰭驅動模塊(50)、右側胸鰭驅動模塊(51)和尾鰭驅動模塊(53)的運動，電源模塊(10)用于給整個航行器提供電能；

所述左側胸鰭驅動模塊(50)包括三個垂直于航行器軸向的鰭條組件，依次沿航行器軸向均布于頭部及軀干控制模塊(52)的一側壁上，三個所述鰭條組件均為曲柄連桿結構，分別由電機控制，用于航行器左側胸鰭的前、中、后三個位置的定型和驅動，和對稱件右側胸鰭驅動模塊(51)配合能夠實現仿蝠鲼的撲翼運動；

所述尾鰭驅動模塊(53)包括尾第一舵機(13)、尾第一關節(12)、尾第二舵機(14)和尾第二關節(15)；尾第二舵機14固定于頭部及軀干控制模塊(52)的尾端，尾第二關節(15)、尾第一舵機(13)和尾第一關節(12)依次固定于尾第二舵機(14)上；所述尾第一關節(12)和尾第二關節(15)為碳纖維板或彈簧鋼片的板狀結構，通過尾第二舵機(14)和尾第一舵機(13)帶動尾第二關節(15)和尾第一關節(12)的仿蝠鲼尾部運動；

所述蒙皮(54)為柔性防水材料，包裹于左側胸鰭驅動模塊(50)、右側胸鰭驅動模塊(51)、頭部及軀干控制模塊(52)和尾鰭驅動模塊(53)外，與左側胸鰭驅動模塊(50)、右側胸鰭驅動模塊(51)、頭部及軀干控制模塊(52)和尾鰭驅動模塊(53)的各形態節點固定；

所述左側胸鰭驅動模塊(50)的三個所述鰭條組件沿航行器軸向從頭部向尾端分別為左第一鰭條組件(1)、左第二鰭條組件(2)和左第三鰭條組件(3)；

所述左第一鰭條組件(1)包括左第一電機(16)、左第一電機支架(17)、左第一曲柄(18)、左第一滑塊(19)和左第一搖桿(20)；左第一電機(16)通過左第一電機支架(17)固定于頭部及軀干控制模塊(52)側壁前端，其輸出軸與左第一曲柄(18)的一端垂直固定，使得左第一曲柄(18)能夠繞輸出軸旋轉；左第一滑塊(19)與垂直固定于左第一曲柄(18)正下方的第一支架鉸接；左第一搖桿(20)的中部與左第一曲柄(18)的另一端鉸接，其下端穿過左第一滑塊(19)上設置的通孔，并保證間隙配合；

所述左第二鰭條組件(2)包括左第二電機(22)、左第二電機支架(23)、左第二曲柄(24)、左第二一級滑塊(25)、左第二搖桿(26)、左第二二級滑塊(27)和左第二擺桿(28)；左第二電機(22)通過左第二電機支架(23)固定于頭部及軀干控制模塊(52)側壁中部，其輸出軸與左第二曲柄(24)的一端垂直固定，使得左第二曲柄(24)能夠繞輸出軸旋轉；左第二一級滑塊(25)與垂直固定于左第二曲柄(24)正下方的第二支架鉸接；左第二搖桿(26)的上部與第二曲柄(24)的另一端鉸接，其下部穿過左第二一級滑塊(25)上設置的通孔，并保證間隙配合；左第二二級滑塊(27)與第二曲柄(24)的另一端鉸接；左第二搖桿(28)的中部與左第二搖桿(26)的頂端鉸接，其下部穿過左第二二級滑塊(27)上設置的通孔，并保證間隙配合；

所述左第三鰭條組件(3)包括左第三電機(29)、左第三電機支架(30)和左第三擺桿(31)；左第三電機(29)通過左第三電機支架(30)固定于頭部及軀干控制模塊(52)側壁后端，其輸出軸與左第三擺桿(31)的一端垂直固定，使得左第三擺桿(31)能夠繞輸出軸旋轉。

2.根據權利要求1所述基于擺動胸鰭與背腹式尾鰭聯合推進的水下仿生航行器，其特征在于：所述頭部及軀干控制模塊(52)的外殼形狀為NACA翼型。