[發明專利]一種基于張拉整體原理的仿生機械魚

有效

• 申請號: 202010961613.7
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112093017B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 馬廣英;包曉成;姚云龍;陳原;王光明
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36
• 代理公司: 北京頭頭知識產權代理有限公司 11729
• 代理人: 白芳仿;劉鋒

本發明涉及仿生機械技術領域，目的是提供一種基于張拉整體原理的仿生機械魚，轉動范圍大、轉動效率高、能精確控制動作姿態、可靠性高。上述機械魚包括依次連接的頭部、軀干部和尾部，軀干部包括至少一組張拉推進部，張拉推進部包括兩個軸線豎直設置的第一轉動件和第二轉動件，第一轉動件和第二轉動件的上部通過第一連接架連接，第一轉動件和第二轉動件的下部通過第二連接架連接，第一連接架與第一轉動件、第二轉動件之間以及第二連接架與第一轉動件、第二轉動件之間均通過具有預緊力的彈性元件連接；第一轉動件和第二轉動件的中部與張拉驅動組件連接，使第一轉動件和第二轉動件實現自轉。本發明解決了現有機械魚轉動范圍小、轉動效率差的問題。

技術領域

本發明涉及仿生機械設備技術領域，特別是涉及一種基于張拉整體原理的仿生機械魚。

背景技術

仿生機械魚是魚類推進機理和機器人技術相結合的仿生機械設備，是一種新型的水下航行器。由于形似魚類，和普通的水下推進器相比，仿生機械魚能模仿魚類游動，具有推進效率高、機動性能好、隱蔽性高等優點。仿生機械魚還可搭載多種探測傳感器，用于探測水下環境、污染物、繪制河床圖，甚至還可以在軍事偵察、水下救援、海洋生物觀察、考古等方面發揮重要作用，具有重要的研究價值和廣闊的應用前景。

仿生機械魚的機械推動機構是其行進性能的關鍵結構，現有的仿生機械魚如中國專利文獻CN206766306U公開了一種適用于水下噪聲監測的機器魚，包括魚頭、胸鰭、設備艙、尾部驅動裝置、水聲監測裝置和防水魚皮；胸鰭固定在穿過魚頭的細桿上；設備艙安裝在魚頭內；尾部驅動裝置與設備艙相連并與魚頭相連；防水魚皮通過接口固定于魚頭后部，包住整個魚尾；魚頭中部開有設備艙和配重艙，魚頭前部和腹部開有儀器艙，魚頭后部設有魚皮接口；尾部驅動裝置包括舵機、舵盤、牽引線、兩個骨節和尾鰭，舵機安裝在舵機架上，舵盤通過舵機的齒輪與舵機咬合。這種仿生機械魚的各個骨節通過萬向節連接，這種連接方式屬于剛性連接，部件間容易磨損，而且其骨節之間通過彈性桿來提供支撐力和回復力，這就意味著該機械魚不能準確控制各個骨節的姿態；此外，這種機械魚只用一個電機驅動，一旦電機故障機械魚便不能工作了。再如中國專利文獻CN109110095A公開了一種張拉整體式擺動推進機構，包括頭部、柔性軀干和尾部，頭部通過柔性軀干和尾部連接，頭部內設置有驅動系統，柔性軀干包括多組張拉浮動式柔性關節，每組張拉浮動式柔性關節包括基礎平臺、從動平臺和多組張力元件，基礎平臺的上面結構與從動平臺的下面結構通過多組水平的張力元件連接，基礎平臺的上面結構與從動平臺的上面結構件通過多組軸向的張力元件連接，從而能夠懸浮支撐起從動平臺，每組張拉浮動式柔性關節從而依次互相串聯，其中，軸向的張力元件提供了豎直向下的拉力，水平的張力元件提供了豎直向上的張力用以對抗，使得從動平臺能夠繞著基礎平臺進行無直接機械接觸的浮動轉動；驅動系統與其中某一組或多組張拉浮動式柔性關節連接。這種仿生機械魚的基礎平臺和從動平臺通過多組水平、軸向的張力元件連接，為了產生互相抵抗的力使從動平臺懸浮，從動平臺的下面結構在基礎平臺的鏤空圓盤的下方，這樣使得機械魚關節的轉動范圍受到限制；另外，從動平臺的下面結構與多組水平的張力元件一端固定連接，使從動平臺在轉動的過程需要克服張拉元件所產生的張力，使其轉動效率較差。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術的仿生機械魚，轉動范圍受限、轉動效率差，不能滿足日益廣泛的應用需求，而提供一種轉動范圍大、轉動效率高、而且能精確控制動作姿態、可靠性高的基于張拉整體原理的仿生機械魚。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：