一种混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼制造技术

一种混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，包括依次连接的一头部、一腹部和一尾部，在所述腹部安装有胸鳍转动模块，用于实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼在竖直面的上升下潜以及滚转运动；在所述尾部安装有线驱动模块和螺旋桨推进模块，所述线驱动模块用于实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的仿鱼推进方式；所述螺旋桨推进模块用于在直游运动时为所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼提供连续推力，在转向时为所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼提供转向扭矩，进而实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼在海洋中抗风浪的推进运动与高机动性转向运动。本公开提供的混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，具有高仿生、高速度和高机动等优点。高速度和高机动等优点。高速度和高机动等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼


[0001]本公开涉及水下仿生机器人
，尤其涉及一种混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼。

技术介绍

[0002]近几年来，随着仿生学的发展，水下仿生机器人得到了快速发展，水下仿生机器人具有高机动、低扰动、无污染等优点，适合在狭窄、复杂和动态的水下环境中进行监测、搜索、勘探、救援等任务。目前，大部分水下仿生机器人采用多关节刚体相串联的机构，每个关节需要一个电机或舵机驱动，结构复杂，推进效率低。
[0003]专利CN206766306U公开了一种适用于水下噪声监测的机器鱼，鱼尾由两个骨节与尾鳍组成，舵机拉动牵引绳带动整个鱼尾摆动，两骨节之间安装有弹力杆，起支撑和提供回复力作用，使关节运动更平缓。但是，所述机器鱼只能实现二维平面的游动。
[0004]专利CN201807186U公开了一种机器鱼复合转弯装置，采用两根钢丝将步进电机产生的转动力矩分配给鱼鳍和鱼头，驱动两者转动，提高转弯效率。但是，所述机器鱼游动是靠摆杆传递动力，不存在连续型特点，并且只能在水平面实现转向不能下潜/上浮。
[0005]专利CN111409799A公开了一种线驱动仿生机器海豚，采用两对牵引线牵拉脊柱实现线驱动。但是，所述线驱动脊柱是由若干个脊椎和椎间盘构成的，椎间盘由弹性材料制作，其往复的压缩将耗费大量能量。
[0006]专利CN202966636U公开了一种线驱动多关节水下矢量推进装置，采用柔性软管、椎骨和驱动线构成，实现水下航行器的偏航与俯仰运动。但是，所述线驱动多关节水下矢量推进装置的椎骨通过球面关节连接，这种球面关节易发生磨损故障。

技术实现思路

[0007](一)要解决的技术问题
[0008]鉴于上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
[0009](二)技术方案
[0010]为了达到上述目的，本公开采用的技术解决方案如下：
[0011]一种混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，包括依次连接的一头部1、一腹部2和一尾部3，其中：
[0012]在所述腹部2安装有胸鳍转动模块，所述胸鳍转动模块用于实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼在竖直面的上升下潜以及滚转运动；
[0013]在所述尾部3安装有线驱动模块和螺旋桨推进模块，其中：
[0014]所述线驱动模块用于实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的仿鱼推进方式；
[0015]所述螺旋桨推进模块用于在直游运动时为所述混合线驱动连续型仿生机器金枪
鱼提供连续推力，在转向时为所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼提供转向扭矩，进而实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼在海洋中抗风浪的推进运动与高机动性转向运动。
[0016]上述方案中，所述胸鳍转动模块包括两个舵机固定架211、两个舵机212、两个舵盘213、两个联轴器214、两个输出轴215和两个仿生胸鳍216，其中：两个舵机固定架211、两个舵机212、两个舵盘213、两个联轴器214、两个输出轴215和两个仿生胸鳍216，均相对于所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的中纵剖面对称安装。
[0017]上述方案中，所述舵机固定架211固定在所述腹部2的中部；所述舵机212固定于所述舵机固定架211，所述舵机212与所述舵盘213连接，所述舵盘213与所述联轴器214连接，所述联轴器214与所述输出轴215连接，所述输出轴215作为穿舱件与所述仿生胸鳍216连接。所述仿生胸鳍216驱动所述舵机212偏转带动所述舵盘213与所述仿生胸鳍216转动，进而实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼在竖直面的上升下潜以及滚转运动。
[0018]上述方案中，所述线驱动模块包括一个电机311、一个固定架312、一个法兰盘313、一电机输出轴314、一脊柱315和一根传动线316，其中：所述固定架312固定在所述腹部2的后方；所述电机311通过所述电机输出轴314同所述法兰盘313连接；所述脊柱315的一端与所述固定架312连接，另一端伸入所述尾部3；所述传动线316的一端与所述法兰盘313相连，另一端穿设在所述脊柱315中。
[0019]上述方案中，所述电机311转动带动所述法兰盘313偏转，所述法兰盘313偏转带动所述传动线316动作，所述传动线316动作带动所述脊柱315左右摆动，进而实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的仿鱼推进方式。
[0020]上述方案中，所述脊柱315包括多个万向节3151、多个干节脊椎3152和两个支撑杆3153，其中：所述多个万向节3151中的第一个万向节与所述固定架312相连接，所述多个万向节3151中的其他万向节与所述多个干节脊椎3152交替排布连接；所述两根支撑杆3153穿设在所述多个万向节3151与所述多个干节脊椎3152中，起到支撑和提供回复力的作用。
[0021]上述方案中，所述脊柱315采用机加工而成；所述两根支撑杆3153采用弹性材料形成；所述腹部2采用聚甲醛加工而成。
[0022]上述方案中，所述螺旋桨推进模块包括推进器固定架321、推进器驱动板322和涵道式螺旋桨323，其中：所述推进器固定架321固定在所述脊柱315的最后一节脊椎上，所述推进器驱动板321和所述涵道式螺旋桨323集成安装在尾鳍舱内的所述推进器固定架321上，所述涵道式螺旋桨323固定在尾鳍舱外且位于尾鳍的中央部分。
[0023]上述方案中，所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的直游运动包括仿生直游、螺旋桨推进直游和螺旋桨线驱动相位配合直游三种运动模态，其中：
[0024]当所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼进行仿生直游运动时，所述胸鳍转动模块的两个舵机处于保持状态，所述线驱动模块的电机产生有规律的正弦信号，带动法兰盘转动，进而实现仿生直游运动；
[0025]当所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼进行螺旋桨推进直游运动时，所述胸鳍转动模块与所述线驱动模块的舵机和电机处于中间位置保持状态，所述螺旋桨推进模块的涵道式螺旋桨稳定旋转，产生向前推力，实现螺旋桨推进直游运动；
[0026]当所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼进行螺旋桨线驱动相位配合直游运动
时，所述螺旋桨推进模块与所述线驱动模块配合的摆动实现相位配合游动模态，提高仿鱼游动时的推进效率。
[0027]上述方案中，所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的转向运动包括仿鱼转向与螺旋桨辅助C型转向两种方式，其中：
[0028]当所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼进行仿鱼转向运动时，所述线驱动模块的电机产生有偏置的有规律的正弦信号，带动法兰盘有偏置的来回转动，从而带动脊柱的偏置摆动，实现仿鱼转向运动；
[0029]当所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼进行螺旋桨辅助C型转向运动时，所述线驱动模块的电机保持偏置状态不动，从而使得脊柱保持偏置状态，启动螺旋桨，为所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼提供转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，包括依次连接的一头部(1)、一腹部(2)和一尾部(3)，其中：在所述腹部(2)安装有胸鳍转动模块，所述胸鳍转动模块用于实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼在竖直面的上升下潜以及滚转运动；在所述尾部(3)安装有线驱动模块和螺旋桨推进模块，其中：所述线驱动模块用于实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的仿鱼推进方式；所述螺旋桨推进模块用于在直游运动时为所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼提供连续推力，在转向时为所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼提供转向扭矩，进而实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼在海洋中抗风浪的推进运动与高机动性转向运动。2.根据权利要求1所述的混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，其特征在于，所述胸鳍转动模块包括两个舵机固定架(211)、两个舵机(212)、两个舵盘(213)、两个联轴器(214)、两个输出轴(215)和两个仿生胸鳍(216)，其中：两个舵机固定架(211)、两个舵机(212)、两个舵盘(213)、两个联轴器(214)、两个输出轴(215)和两个仿生胸鳍(216)，均相对于所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的中纵剖面对称安装。3.根据权利要求2所述的混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，其特征在于，所述舵机固定架(211)固定在所述腹部(2)的中部；所述舵机(212)固定于所述舵机固定架(211)，所述舵机(212)与所述舵盘(213)连接，所述舵盘(213)与所述联轴器(214)连接，所述联轴器(214)与所述输出轴(215)连接，所述输出轴(215)作为穿舱件与所述仿生胸鳍(216)连接。4.根据权利要求3所述的混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，其特征在于，所述仿生胸鳍(216)驱动所述舵机(212)偏转带动所述舵盘(213)与所述仿生胸鳍(216)转动，进而实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼在竖直面的上升下潜以及滚转运动。5.根据权利要求1所述的混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，其特征在于，所述线驱动模块包括一个电机(311)、一个固定架(312)、一个法兰盘(313)、一电机输出轴(314)、一脊柱(315)和一根传动线(316)，其中：所述固定架(312)固定在所述腹部(2)的后方；所述电机(311)通过所述电机输出轴(314)同所述法兰盘(313)连接；所述脊柱(315)的一端与所述固定架(312)连接，另一端伸入所述尾部(3)；所述传动线(316)的一端与所述法兰盘(313)相连，另一端穿设在所述脊柱(315)中。6.根据权利要求5所述的混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，其特征在于，所述电机(311)转动带动所述法兰盘(313)偏转，所述法兰盘(313)偏转带动所述传动线(316)动作，所述传动线(316)动作带动所述脊柱(315)左右摆动，进而实现所述混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼的仿鱼推进方式。7.根据权利要求5所述的混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，其特征在于，所述脊柱(315)包括多个万向节(3151)、多个干节脊椎(3152)和两个支撑杆(3153)，其中：所述多个万向节(3151)中的第一个万向节与所述固定架(312)相连接，所述多个万向节(3151)中的其他万向节与所述多个干节脊椎(3152)交替排布连接；所述两根支撑杆(3153)穿设在所述多个万向节(3151)与所述多个干节脊椎(3152)中，起到支撑和提供回复力的作用。
8.根据权利要求7所述的混合线驱动连续型仿生机器金枪鱼，其特征在于，所述脊柱(315)采用机加工而成；所述两根支撑杆(3153)采用弹性材料形成；所述腹部(2)采用聚甲醛加工而成。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻俊志，周子烨，刘金存，万琦峰，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：