本发明专利技术属于水下机器人技术领域，尤其涉及一种水下仿生鱼胸鳍双稳态电磁制动机构。可实现电机输出轴的制动与非制动，结构紧凑、控制方法简单。包括固定于鱼体内部框架上的制动器基座；所述制动器基座与固定连杆、压杆、水平移动连杆构成四连杆机构；连杆机构的回转中心安装第一半轴及陶瓷轴承、第二半轴和陶瓷轴承，使压杆以半轴为回转中心做往复摆动，水平移动连杆与压杆发生相对转动；所述制动器机座与限位机构框架相连；制动器机座上安装有拉回电磁铁，限位机构框架上安装有推出电磁铁；压杆与基座之间安装有复位弹簧Ⅰ和复位弹簧Ⅱ。。。
【技术实现步骤摘要】
一种水下仿生鱼胸鳍双稳态电磁制动机构
[0001]本专利技术属于水下机器人
，尤其涉及一种水下仿生鱼胸鳍双稳态电磁制动机构。
技术介绍
[0002]仿生鱼无论在军事方面，还是民用方面都具有重要应用价值。胸鳍在仿生鱼中的主要功用是使身体前进和控制方向或行进中“刹车”。当尾鳍不运动时，胸鳍向鱼体两侧张开，作前后摆动时，鱼体前进；一侧胸鳍摆动时鱼体向不动的一侧转弯。因此，长时间准确控制胸鳍角度具有重要作用。目前，仿生鱼胸鳍大多采用的伺服电机或电磁抱闸装置去完成制动环节，需要对机构持续供电才可以保持特定的胸鳍转轴角度，需要消耗大量电能，极大地降低了仿生鱼的续航能力。此外，仿生鱼腔体安装空间狭小，要求制动机构结构紧凑。因此，设计一种可用于仿生鱼胸鳍制动的低能耗且结构紧凑的制动机构就显得尤为重要。
技术实现思路
[0003]本专利技术就是针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种结构简单的双稳态电磁制动机构，通过电磁铁、弹簧和机械限位装置的共同作用，可实现电机输出轴的制动与非制动，结构紧凑、控制方法简单，并且仅在制动状态与非制动状态切换瞬间消耗电量，其他稳定状态无需消耗电量。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括固定于鱼体内部框架上的制动器基座(13)；其特征在于，所述制动器基座(13)与固定连杆(11)、压杆(5)、水平移动连杆(3)构成四连杆机构；
[0005]连杆机构的回转中心安装第一半轴(9)及陶瓷轴承(10)、第二半轴(2)和陶瓷轴承(1)，使压杆(5)以第一半轴(9)为回转中心做往复摆动，水平移动连杆(3)与压杆(5)发生相对转动；
[0006]所述制动器机座与限位机构框架相连；制动器机座上安装有拉回电磁铁，限位机构框架上安装有推出电磁铁；压杆(5)与基座(13)之间安装有复位弹簧Ⅰ(4)和复位弹簧Ⅱ(8)。摩擦块(7)与压杆(5)固定连接；拉回电磁铁(15)及其输出轴(14)通过铰链连接块(6)与压杆连接板(12)连接，压杆连接板(12)与压杆(5)连接；圆棒(27)与水平移动连杆(3)连接并可在限位机构框架(28)的导向槽内水平移动；
[0007]限位机构框架(28)内侧安装有转轴Ⅰ(25)、转轴Ⅱ(26)和限位轴Ⅰ(23)、限位轴Ⅱ(24)；限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)可绕转轴Ⅰ(25)、转轴Ⅱ(26)转动，弹簧(22)与限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)连接，楔形块Ⅰ(20)、楔形块Ⅱ(21)与限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)连接。
[0008]进一步地，所述推出电磁铁(18)安装于推出电磁铁安装架(17)上，拉回电磁铁(15)安装于拉回电磁铁安装架(16)上，拉回电磁铁安装架(16)与制动器基座(13)相连接，推出电磁铁安装架(17)与限位机构框架(28)相连接。
[0009]进一步地，拉回电磁铁(15)通电后，输出轴(14)通过铰链连接块(6)、压杆连接板(12)拉动压杆(5)向基座(13)的方向摆动，压杆(5)带动水平移动连杆(3)及圆棒(27)在限位框架(28)的槽内向基座(13)的方向移动，圆棒(27)顶开翻板(29、30)的楔形端面使其翻转一定角度，圆棒(27)移动至限位翻板(29、30)的两个楔形块内部，拉回电磁铁(15)停止供电，压杆(5)在复位弹簧(4、8)的作用下，拉动水平移动连杆(3)使其远离基座(13)，同时，圆棒(27)与限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)楔形块的立面接触，限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)在弹簧(22)的拉力作用下与限位轴Ⅰ(23)、限位轴Ⅱ(24)接触，实现对圆棒(27)及压杆(5)的限位保持作用。该状态下摩擦块(7)与胸鳍输出轴为非接触状态，即非制动保持状态。
[0010]进一步地，推出电磁铁(18)通电后，输出轴(19)伸长并推开限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)的楔形块Ⅰ(20)、楔形块Ⅱ(21)，使限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)克服弹簧(22)的拉力绕转轴Ⅰ(25)、转轴Ⅱ(26)翻转一定角度，限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)对圆棒(27)的限位作用消失，压杆(5)在复位弹簧Ⅰ(4)、复位弹簧Ⅱ(8)的作用下，拉动水平移动连杆(3)使其远离基座(13)，同时，圆棒(27)沿导向槽运动到限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)外部，压杆(5)在复位弹簧Ⅰ(4)、复位弹簧Ⅱ(8)的弹力作用下使摩擦块(7)与胸鳍输出轴接触，进入制动保持状态。推出电磁铁(18)在瞬时通电后即可以停止供电，压杆(5)及摩擦块(7)对输出轴的压紧力始终由复位弹簧提供。
[0011]进一步地，利用摩擦块(7)与输出轴接触实现制动，制动力的大小与摩擦块材料，摩擦块表面结构、形状，复位弹簧产生的弹力等相关，可以根据实际的制动力大小需求进行调整。
[0012]进一步地，机械限位是通过圆棒(27)与限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)的楔形面发生相互作用力产生翻转，随着圆棒(27)移动，当限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)的楔形面与圆棒(27)的作用力消失后，限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)在弹簧(22)的拉力作用下与限位轴Ⅰ(23)、限位轴Ⅱ(24)的接触，限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)闭合，闭合状态下，两个限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)楔形块顶面之间的最小距离小于圆棒(27)的直径，此时，圆棒(27)仅能在限位翻板上的两个楔形块之间运动，无法移出限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)，实现限位作用。
[0013]与现有技术相比本专利技术有益效果。
[0014]本专利技术双稳态电磁制动器可以通过电磁铁的瞬态动作，利用机械限位结构实现制动状态与非制动状态的切换，并且保持制动状态或非制动状态的均无需长时间供电，可以有效减小能量消耗，从而提高仿生鱼的水下续航时间。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。本专利技术保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0016]图1为本专利技术的仿生鱼胸鳍电磁制动器三维结构示意图；
[0017]图2为本专利技术的制动器由制动状态向非制动状态转换的限位机构动作示意图；
[0018]图3为本专利技术的制动器工作于非制动状态示意图；
[0019]图4为本专利技术的制动器由非制动状态向制动状态转换的动作示意图；
[0020]图5为本专利技术的制动器工作于制动状态的限位机构示意图。
[0021]图中，1、陶瓷轴承；2、半轴；3、水平移动连杆；4、复位弹簧Ⅰ；5、压杆；6、铰链连接块；7、摩擦块；8、复位弹簧Ⅱ；9、半轴；10、陶瓷轴承；11、固定连杆；12、压杆连接板；13、基座；14、拉回电磁铁输出轴；15、拉回电磁铁；16、拉回电磁铁安装架；17、推出电磁铁安装架；18、推出电磁铁；19、推出电磁铁输出轴；20、楔形块Ⅰ；21、楔形块Ⅱ；22、弹簧；23、限位轴Ⅰ；24、限位轴Ⅱ；25、转轴Ⅰ；26、转轴Ⅱ；27、圆棒；28、限位机构框架；29、限位翻板本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下仿生鱼胸鳍双稳态电磁制动机构，包括固定于鱼体内部框架上的制动器基座(13)；其特征在于：所述制动器基座(13)与固定连杆(11)、压杆(5)、水平移动连杆(3)构成四连杆机构；连杆机构的回转中心安装第一半轴(9)及陶瓷轴承(10)、第二半轴(2)和陶瓷轴承(1)，使压杆(5)以第一半轴(9)为回转中心做往复摆动，水平移动连杆(3)与压杆(5)发生相对转动；所述制动器机座与限位机构框架相连；制动器机座上安装有拉回电磁铁，限位机构框架上安装有推出电磁铁；压杆(5)与基座(13)之间安装有复位弹簧Ⅰ(4)和复位弹簧Ⅱ(8)。2.根据权利要求1所述的一种水下仿生鱼胸鳍双稳态电磁制动机构，其特征在于：摩擦块(7)与压杆(5)固定连接；拉回电磁铁(15)及其输出轴(14)通过铰链连接块(6)与压杆连接板(12)连接，压杆连接板(12)与压杆(5)连接；圆棒(27)与水平移动连杆(3)连接并可在限位机构框架(28)的导向槽内水平移动；限位机构框架(28)内侧安装有转轴Ⅰ(25)、转轴Ⅱ(26)和限位轴Ⅰ(23)、限位轴Ⅱ(24)；限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)可绕转轴Ⅰ(25)、转轴Ⅱ(26)转动，弹簧(22)与限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)连接，楔形块Ⅰ(20)、楔形块Ⅱ(21)与限位翻板Ⅰ(29)、限位翻板Ⅱ(30)连接。3.根据权利要求1所述的一种水下仿生鱼胸鳍双稳态电磁制动机构，其特征在于：所述推出电磁铁(18)安装于推出电磁铁安装架(17)上，拉回电磁铁(15)安装于拉回电磁铁安装架(16)上，拉回电磁铁安装架(16)与制动器基座(13)相连接，推出电磁铁安装架(17)与限位机构框架(28)相连接。4.根据权利要求1所述的一种水下仿生鱼胸鳍双稳态电磁制动机构，其特征在于：拉回电磁铁(15)通电后，输出轴(14)通过铰链连接块(6)、压杆连接板(12)拉动压杆(5)向基座(13)的方向摆动，压杆(5)带动水平移动连杆(3)及圆棒(27)在限位框架(28)的槽内向基座(13)的方向移动，圆棒(27)顶开翻板(29、30)的楔形端面使其翻转一定角度，圆棒(27)移动至限位翻板(29、30)的两个楔形块内部，拉回电磁铁(15)停止供电，压杆(5)在复位弹簧(4、8)的作用下，拉动水平移动连杆(3)使其远离基座(...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙龙飞，赵文博，刘子良，李明昊，贾磊，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：
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