[發(fā)明專利]一種仿生波動鰭的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010657077.1
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111891312B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設計）人: 尚建忠;羅自榮;王何;殷謙;蔣濤;盧鐘岳;夏明海;宋震
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B63B71/00
• 分類號: B63B71/00;B63C11/52;B63H1/36
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 鄧宇

本發(fā)明公開了一種仿生波動鰭的制作方法，該制作方法依據(jù)波動鰭波動時其內外弧為空間曲線，先對波動鰭整體的波動形態(tài)和參數(shù)特性進行準確的分析和判斷，依據(jù)波動鰭的波動形態(tài)參數(shù)計算獲得波動鰭的內弧長和外弧長，再計算得到波動鰭所對應平面扇形的內徑、寬度和扇形角度，最后在橡膠板上裁剪獲得與平面扇形相應形狀的扇形波動鰭。該制作方法采用逆推方法，通過更為準確的計算模型分析并準確計算，使得長度計算更符合實際，能夠制作出精度更高的仿生波動鰭，從而更好地適應水陸兩棲領域的波動鰭推進。

技術領域

本發(fā)明涉及仿生運動裝備技術領域，具體涉及一種仿生波動鰭的制作方法。

背景技術

現(xiàn)有水下機器人多采用螺旋槳推進為主，隨著對機器人的穩(wěn)定性、隱蔽性、高效性要求的增加，傳統(tǒng)螺旋槳推進器難以滿足更高的要求。波動鰭是魚類經過長久的演變和進化所擁有的獨特形態(tài)結構，其獨特的運行方式，有著對環(huán)境極強的適應能力，運動平穩(wěn)，效率高，機動性好，不易產生游動尾跡和隱蔽性好的特點。所以對波動鰭作為推進器的研究一直是研究的熱點。

水陸兩棲機器人相比于水下機器人有著更大的活動范圍和應用領域，該種機器人的研究與開發(fā)亦得到了廣泛的關注和研究。其中，仿生波動鰭同時作為陸地和水下推進的單元的設計是相比傳統(tǒng)采用兩套不同機構分別進行水陸推進更為先進的設計。

傳統(tǒng)的仿生波動鰭只利用于水中，在柔性液體中對波動鰭的形態(tài)要求不高，且常常保持過于松弛的狀態(tài)。作為水陸兩棲推進時，仿生波動鰭同時需要應對剛性地面，所以需要對波動鰭需要有恰當?shù)膭偠群腿岫龋瑢Σ▌遇挼闹谱餍枰鼮榫珳省?/p>

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種仿生波動鰭的制作方法，該制作方法能夠制作出精度更高的仿生波動鰭，從而更好地適應水陸兩棲領域的波動鰭推進。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種仿生波動鰭的制作方法，包括以下步驟：

(S1)根據(jù)波動鰭的預期波動形態(tài)，確定波動鰭的波動形態(tài)參數(shù)，該波動形態(tài)參數(shù)包括內弧到擺動中心的距離R₁、外弧到擺動中心的距離R₂、擺動角度θ、波長λ和波動水平總長度ΔX；

(S2)依據(jù)波動鰭的波動形態(tài)參數(shù)計算獲得波動鰭的內弧長L₁和外弧長L₂；

(S3)依據(jù)波動鰭的內弧長L₁和外弧長L₂，按照以下公式(1)計算得到波動鰭所對應平面扇形的內徑R、寬度d和扇形角度β，

式中，R為波動鰭所對應平面扇形的內徑，d為波動鰭所對應平面扇形的寬度，β為波動鰭所對應平面扇形的扇形角度，L₁為波動鰭的內弧長，L₂為波動鰭的外弧長；

(S4)依據(jù)波動鰭所對應平面扇形的內徑R、寬度d和扇形角度β，在橡膠板上裁剪獲得與平面扇形相應形狀的扇形波動鰭。

上述的制作方法，優(yōu)選的，

所述步驟(S2)中，波動鰭的內弧長L₁和外弧長L₂的計算方法具體是，先建立空間坐標系，將波動鰭置于該空間坐標系中，使波動鰭的一端與Z軸重合，波動鰭各擺動單元的擺動中心與X軸重合，波動鰭各擺動單元的擺動對稱軸與Z軸平行，得到內弧長L₁和外弧長L₂的空間曲線方程(2)如下：

式中，x為空間坐標系中x軸向上的坐標，y為空間坐標系中y軸向上的坐標，z為空間坐標系中z軸向上的坐標，R為波動鰭內弧或外弧到波動鰭擺動中心的距離，θ為波動鰭的擺動角度，λ為波動鰭的波長，ΔX為波動鰭的波動水平總長度，t為0到ΔX范圍內的參變量；