一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼制造技术

本发明专利技术公开了一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼，其特征在于：包括有密封壳体，在密封壳体内安装有摆动装置，所述的摆动装置的摆动端分别伸出密封壳体的左右侧，在密封壳体的左右侧分别设有柔性波动鳍，摆动装置的摆动端分别带动两侧的柔性波动鳍上下波动。本发明专利技术基本能够做到MPF模式下的各项功能，能够较为轻易地实现原地转弯，经过优化能够做到原有条件下最优的传动效率以及速度，符合绿色，节能，低噪等特点，在运动过程中能够实现运行平稳，稳定性优良，采用柔性波动鳍大大的提高了鱼体的稳态推进速度。能够实现高驱动功率下的运动。

【技术实现步骤摘要】
一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼
本专利技术涉及仿生机器鱼
，尤其涉及一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼。
技术介绍
当前关于水下航行载具的研究，分为传统水下作业机器人和仿生机器人两方面。传统水下作业机器人大多采用螺旋桨/泵喷推进模式的水下航行器作为载具，水下仿生机器人借鉴水下生物的生存优势与构造特点，大体形成两种推进模式，即身体/尾鳍推进模式(BCF)和中央鳍/对鳍推进模式(MPF)。其中BCF模式问世较早，经过数十年发展已经有大量科研工作者论证其理论并研发出样机平台，且在部分领域已经得到一定程度的应用。MPF模式作为一种较为新颖的推进模式，凭借其独特的高机动性与稳定性以及广阔的应用前景受到越来越多学者的关注，该模式的大部分理论模型已经得到建立，但技术的优化与改进设计仍需要科研人员不断推进，整体发展目前仍处于技术摸索期。大部分传统水下作业机器人采用的螺旋桨/泵喷推进模式，其中螺旋桨推进模式具有技术成熟、构造简单、直线加速快、机械效率高等优点，泵喷推进模式具有操纵性高，机械效率低的特点，但该两种推进模式在水下复杂环境中易暴露出机动性差、转弯半径大等缺点。部分水下仿生机器人所采用的BCF推进模式，其依靠鱼体尾鳍的波动或摆动产生平移波以形成前进的推力，在大航程高速巡游或短直线加速能力方面具有显著的优越性，但其较差的机动性与转弯半径大的缺点，使其缺乏在复杂空间小范围机动的能力。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼，通过搭载不同设备可实现水下复杂地形勘探、线路管道勘察、水下生物观察记录、海洋污染物采集的预期功能。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼，包括有密封壳体，在密封壳体内安装有摆动装置，所述的摆动装置的摆动端分别伸出密封壳体的左右侧，在密封壳体的左右侧分别设有柔性波动鳍，摆动装置的摆动端分别带动两侧的柔性波动鳍上下波动。所述的摆动装置包括有两组相互平行的传动轴和支撑杆，每组的支撑杆位于传动轴的外侧下方，在两根传动轴上依次间隔安装有多个齿轮传动组件，在齿轮传动组件上安装有凸轮，凸轮通过反转杆销柱一转动连接带槽杆件的一端，带槽杆件的槽穿过支撑杆，在每组传动轴和支撑杆之间连接有多个连接板，所述的连接板与齿轮传动组件一一对应，在每个连接板靠近支撑杆的端部均转动连接连杆的一端，在连杆上沿长度方向设有滑槽，在滑槽上设有滑块，滑块通过反转杆销柱二与带槽杆件的另一端转动连接；还包括有两个相同的电机，两个电机分别带动两个传动轴转动，传动轴带动齿轮传动组件转动，凸轮随着齿轮传动组件转动而转动，凸轮转动时，带动带槽杆件沿着支撑杆摆动，带槽杆件带动滑块滑动，从而带动连杆上下摆动，所述的连杆伸出密封壳体，连杆上下摆动，带动两侧的柔性波动鳍上下波动。所述的摆动装置左右侧分别设有9个连杆，每侧的9个连杆之间设有相位差。所述的壳体包括有外壳和内部骨架，所述的内部骨架包括有前后两个椭圆形的底座，两个底座通过两根铝型材联接，所述的传动轴和支撑杆分别安装在两个底座之间；所述的外壳是由头部外壳、尾部外壳、中部外壳、外壳盖以及左右两侧的连接条组成，其中头部外壳、尾部外壳和中部外壳直接通过螺栓固定安装在内部骨架上，所述的外壳盖与中部外壳通过连接条联接。所述的柔性波动鳍采用三角形界面的长条状硅胶薄膜波动鳍。在所述的摆动装置中根据不同的接触位置分别设置静密封形式和动密封形式，静密封形式采用O型圈防水密封或者以硅胶皮作为防水材料并将缝隙压紧，在非密封的缝隙涂抹空调防水胶泥；所述的动密封方式采用O型圈作为防水密封材料，防水形式为O型圈动密封形式；在所述的外壳的各个衔接处加工出沟槽，在沟槽处填充密封胶圈，并在其中衔接的缝处涂抹胶泥，在外壳的外侧衔接位置用密封胶带进行二次加封，将所述的摆动装置伸出来外壳部分分为活动部分和静态部分，对于静态部分，在与外壳的缝隙中添加防水胶圈，活动部分采用细铁丝和薄防水胶皮组成的防水结构密封防水；所述的电机采用外接电缆进行工作，采用铜质防水口、o型胶圈以及防水胶泥防水密封。本专利技术的工作原理：本专利技术是基于对鳍推进(MPF)模式的仿生机器人，MPF模式是指鱼体借助除身体和尾鳍以外的鳍的拍动或波动产生推进力，使得鱼身向前游动，本专利技术以鳐鱼为自然原型，它们可以依靠胸鳍的上下扑动产生前进动力，具有高效率的巡游性能和非常好的机动性能。基于该模型我们将推进鳍设置为为成对的胸鳍，通过这些鳍在拍动或波动过程中与水的相互作用，产生推进自身游动的动力，驱动整个身体产生相应的运动，同时产生各自由度方向上的机动性，以实现6个自由度方向上的精确机动性以及原地悬停和转向。通过柔性波动鳍的波动产生推力，模拟自然界中的鳐鱼的运动状态，并采取高效简单的驱动和传动方式实现仿生鳐鱼系统在水下的运动。本专利技术的优点是：1、机动性优良，具有6个自由度的机动性，能够实现原地悬停及转弯，以鳐鱼为模型，通过MPF模式可以轻易地实现6个自由度方向上的机动性能；2、游动稳定性好抗干扰能力强，鱼体结构采用流线型，极大的减小运动时的阻力，采用波动柔性鳍具有极大的抗压及抗干扰能力；3、低速游动时具有较高的推进效率，绿色环保，低噪音，低消耗，内部传动结构采用类似于曲柄滑块机构的结构来实现鳍的上下摆动，通过两个电机对鱼鳍进行驱动，相比于多电机具有更高的能量转换效率，以及更好传动效率；4、本专利技术基本能够做到MPF模式下的各项功能，能够较为轻易地实现原地转弯，经过优化能够做到原有条件下最优的传动效率以及速度，符合绿色，节能，低噪等特点，在运动过程中能够实现运行平稳，稳定性优良，采用柔性波动鳍大大的提高了鱼体的稳态推进速度。能够实现高驱动功率下的运动。附图说明图1为本专利技术摆动装置结构示意图。图2为本专利技术摆动装置侧视图。图3为本专利技术柔性波动鳍结构示意图。图4为本专利技术传动轴结构示意图。图5为本专利技术内部骨架结构示意图。图6为本专利技术整体外部结构示意图。图7为本专利技术内部骨架加摆动装置结构示意图。图8为本专利技术整体侧视图。具体实施方式如图6、8所示，一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼，包括有密封壳体1，在密封壳体1内安装有摆动装置，所述的摆动装置的摆动端分别伸出密封壳体1的左右侧，在密封壳体1的左右侧分别设有柔性波动鳍2，摆动装置的摆动端分别带动两侧的柔性波动鳍2上下波动。如图1、2、4所示，所述的摆动装置包括有两组相互平行的传动轴3和支撑杆4，每组的支撑杆4位于传动轴3的外侧下方，在两根传动轴3上依次间隔安装有多个齿轮传动组件5，在齿轮传动组件5上安装有凸轮6，凸轮6通过反转杆销柱一7转动连接带槽杆件8的一端，带槽杆件8的槽穿过支撑杆4，在每组传动轴3和支撑杆4之间连接有多个连接板9，所述的连接板9与齿轮传动组件5一一对应，在每个连接板9靠近支撑杆4的端部均转动连接连杆10的一端，在连杆10上沿长度方向设有滑槽11，在滑槽11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼，其特征在于：包括有密封壳体，在密封壳体内安装有摆动装置，所述的摆动装置的摆动端分别伸出密封壳体的左右侧，在密封壳体的左右侧分别设有柔性波动鳍，摆动装置的摆动端分别带动两侧的柔性波动鳍上下波动。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼，其特征在于：包括有密封壳体，在密封壳体内安装有摆动装置，所述的摆动装置的摆动端分别伸出密封壳体的左右侧，在密封壳体的左右侧分别设有柔性波动鳍，摆动装置的摆动端分别带动两侧的柔性波动鳍上下波动。


2.根据权利要求1所述的一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼，其特征在于：所述的摆动装置包括有两组相互平行的传动轴和支撑杆，每组的支撑杆位于传动轴的外侧下方，在两根传动轴上依次间隔安装有多个齿轮传动组件，在齿轮传动组件上安装有凸轮，凸轮通过反转杆销柱一转动连接带槽杆件的一端，带槽杆件的槽穿过支撑杆，在每组传动轴和支撑杆之间连接有多个连接板，所述的连接板与齿轮传动组件一一对应，在每个连接板靠近支撑杆的端部均转动连接连杆的一端，在连杆上沿长度方向设有滑槽，在滑槽上设有滑块，滑块通过反转杆销柱二与带槽杆件的另一端转动连接；还包括有两个相同的电机，两个电机分别带动两个传动轴转动，传动轴带动齿轮传动组件转动，凸轮随着齿轮传动组件转动而转动，凸轮转动时，带动带槽杆件沿着支撑杆摆动，带槽杆件带动滑块滑动，从而带动连杆上下摆动，所述的连杆伸出密封壳体，连杆上下摆动，带动两侧的柔性波动鳍上下波动。


3.根据权利要求2所述的一种新型波动对鳍推进仿生机器鱼，其特征在于：所述的摆动装置左右侧分别设有9个连杆，每侧的9个连杆之间设有相位差。


4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦玉学，马楷东，张瑞荣，许铭扬，郭鑫，李孝宝，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34