[發(fā)明專利]一種高速擺動(dòng)的兩關(guān)節(jié)仿生魚尾裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011477981.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN112498638B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單磊;許國(guó)冬;段文洋;雷潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B63H1/36
• 分類號(hào): B63H1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于仿生水下推進(jìn)器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速擺動(dòng)的兩關(guān)節(jié)仿生魚尾裝置。本發(fā)明包括魚尾前部、魚尾中部和魚尾尾鰭；魚尾前部中設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置安裝架、主動(dòng)軸、第一曲軸和第二曲軸；魚尾中部的前端設(shè)有第一關(guān)節(jié)從動(dòng)軸；魚尾尾鰭的前端設(shè)有第二關(guān)節(jié)從動(dòng)軸。本發(fā)明運(yùn)行時(shí)，主動(dòng)軸在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)從而通過齒輪帶動(dòng)第一曲軸和第二曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第一曲軸和第二曲軸通過套在連桿軸頸上的皮帶分別帶動(dòng)第一關(guān)節(jié)從動(dòng)軸和第二關(guān)節(jié)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)仿生魚尾擺動(dòng)。本發(fā)明僅依靠單個(gè)電機(jī)就可實(shí)現(xiàn)雙關(guān)節(jié)仿生魚尾的高速擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚的快速機(jī)動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于仿生水下推進(jìn)器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速擺動(dòng)的兩關(guān)節(jié)仿生魚尾裝置。

背景技術(shù)

水下推進(jìn)器是探索和還發(fā)海洋的重要工具，仿生魚作為魚類推進(jìn)機(jī)理和機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合，為水下推進(jìn)器的研發(fā)提供了一種新的思路，相較于傳統(tǒng)的水下推進(jìn)器，具有重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。一旦步入應(yīng)用，仿生魚將在復(fù)雜危險(xiǎn)水下環(huán)境作業(yè)、軍事偵察、水下救撈、海洋生物觀察、考古等方面發(fā)揮重要作用。

已有的仿生機(jī)器魚游動(dòng)速度與效率明顯低于水中的快速魚類。觀察發(fā)現(xiàn)快速魚類拍動(dòng)頻率極快，例如飛魚快速游動(dòng)時(shí)拍動(dòng)頻率達(dá)到20赫茲。由于結(jié)構(gòu)形式的限制，現(xiàn)有的拍動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下遠(yuǎn)達(dá)不到高效推進(jìn)的頻率與幅度要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供僅依靠單個(gè)電機(jī)就可實(shí)現(xiàn)雙關(guān)節(jié)仿生魚尾的高速擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的快速機(jī)動(dòng)的一種高速擺動(dòng)的兩關(guān)節(jié)仿生魚尾裝置。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：包括魚尾前部、魚尾中部和魚尾尾鰭；所述的魚尾前部包括魚尾前部外殼、驅(qū)動(dòng)裝置安裝架、主動(dòng)軸、第一曲軸和第二曲軸；所述的驅(qū)動(dòng)裝置安裝架固定在前部外殼內(nèi)，驅(qū)動(dòng)裝置安裝架包括頂板和底板，在頂板前部安裝有電機(jī)；所述的主動(dòng)軸安裝在驅(qū)動(dòng)裝置安裝架的前部，主動(dòng)軸上端與電機(jī)的輸出端連接，主動(dòng)軸下端約束在底板中，主動(dòng)軸可在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，在主動(dòng)軸上設(shè)有第一齒輪；所述的第一曲軸為兩拐曲軸，包括上部連桿軸頸和下部連桿軸頸，且第一曲軸的上部連桿軸頸和下部連桿軸頸的半徑與徑向方向均不相同；在第一曲軸的上部連桿軸頸和下部連桿軸頸之間設(shè)有第二齒輪；所述的第二曲軸為兩拐曲軸，包括上部連桿軸頸和下部連桿軸頸，且第二曲軸的上部連桿軸頸和下部連桿軸頸的半徑與徑向方向均不相同；在第二曲軸的上部連桿軸頸和下部連桿軸頸之間設(shè)有第三齒輪；所述的第一曲軸與第二曲軸沿魚尾前部外殼的縱剖面對(duì)稱布置在主動(dòng)軸后方的左右兩側(cè)，第二齒輪與第三齒輪均與第一齒輪嚙合，第一曲軸與第二曲軸的上下兩端約束在驅(qū)動(dòng)裝置安裝架的頂板和底板上，且第一曲軸與第二曲軸可在主動(dòng)軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的魚尾中部布置在魚尾前部的后方，在魚尾中部的前端設(shè)有第一關(guān)節(jié)從動(dòng)軸；所述的第一關(guān)節(jié)從動(dòng)軸的上部設(shè)有第一關(guān)節(jié)皮帶輪；所述的魚尾尾鰭布置在魚尾中部的后方，在魚尾尾鰭的前端設(shè)有第二關(guān)節(jié)從動(dòng)軸；所述的第二關(guān)節(jié)從動(dòng)軸的下部設(shè)有第二關(guān)節(jié)皮帶輪，第二關(guān)節(jié)從動(dòng)軸與第一關(guān)節(jié)從動(dòng)軸之間通過連桿連接，連桿布置在魚尾中部?jī)?nèi)；所述的第一曲軸的上部連桿軸頸、第一關(guān)節(jié)從動(dòng)軸和第二曲軸的上部連桿軸頸之間通過第一皮帶連接；所述的第一皮帶的一端與第一曲軸的上部連桿軸頸連接，另一端繞過第一關(guān)節(jié)從動(dòng)軸上部的第一關(guān)節(jié)皮帶輪后與第二曲軸的上部連桿軸頸連接；所述的第一曲軸的下部連桿軸頸、第二關(guān)節(jié)從動(dòng)軸和第二曲軸的下部連桿軸頸之間通過第二皮帶連接；所述的第二皮帶的一端與第一曲軸的下部連桿軸頸連接，另一端繞過第二關(guān)節(jié)從動(dòng)軸下部的第二關(guān)節(jié)皮帶輪后與第二曲軸的下部連桿軸頸連接。

本發(fā)明還可以包括：所述的第一曲軸的上部連桿軸頸的半徑大于第一曲軸的下部連桿軸頸；所述的第二曲軸的上部連桿軸頸的半徑大于第二曲軸的下部連桿軸頸。