【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水下航行器，尤其涉及仿水生蝽类水下航行器及航行方法。
技术介绍
1、目前水下航行器的推进方式主要包括螺旋浆推进和水喷推进等方法，这些技术发展较早，被广泛应用于一般水下作业。专利技术人发现，螺旋浆推进和水喷推进方法但仍存在一些不足：
2、(1)螺旋桨推进结构简单，通过转动螺旋桨产生推进力，推动水下航行器前进，低速时性能良好，随着转速的增加，会产生较大的水动力损失且叶片表面上的气穴增多，产生严重的噪声，此外，气穴还会导致推进效率下降。
3、(2)喷水推进器通过喷射水流来产生推进力，效率高，抗空泡能力强，但需要大量能量来喷射水流，能源消耗高且在水草或杂物多的水域，进口容易出现堵塞。
4、此外，两者都存在噪声大、对环境扰动大、结构尺寸大、隐蔽性差、转弯半径大、转向不灵活等缺点。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了仿水生蝽类水下航行器及航行方法，采用划水推进的形式，通过对称设置的划动推进模块关节的摆动动作和转动动作，实现航行器前进、转向、上浮和下潜等动作，摒弃了采用螺旋桨推进和水喷推进的推进形式。
2、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了仿水生蝽类水下航行器。
4、仿水生蝽类水下航行器，包括航行器本体，所述航行器本体的两侧对称设置有划动推进模块，所述划动推进模块包括第一腿节、第二腿节、胫节和跗节，所述第一腿节、第二腿节、胫节
5、可选的，所述航行器本体与第一腿节之间、第一腿节与第二腿节之间、第二腿节与胫节之间、以及胫节与跗节之间依次设置有第一摆动关节、翻转关节、第二摆动关节和第三摆动关节，所述第一摆动关节用于带动第一腿节相对于航行器本体摆动，所述翻转关节用于带动第二腿节相对于第一腿节转动，所述第二摆动关节用于带动胫节相对于第二腿节摆动，所述第三摆动关节用于带动跗节相对于胫节摆动。
6、可选的，多个所述驱动装置包括电机一、电机二、电机三和电机四，所述第一摆动关节、翻转关节、第二摆动关节和第三摆动关节分别与电机一、电机二、电机三和电机四传动连接。
7、可选的，所述第一摆动关节内设置有从动锥齿轮一，所述电机一与从动锥齿轮一之间通过主动锥齿轮一传动连接；所述第一腿节内设置有主动锥齿轮二，所述翻转关节内设置有从动锥齿轮二，所述主动锥齿轮二与从动锥齿轮二传动连接，所述主动锥齿轮二与电机二之间通过同步带轮和绳传动相连接；所述第二摆动关节内设置有从动带轮二，所述电机三通过齿轮传动连接主动带轮二，所述主动带轮二与从动带轮二之间通过绳传动相连接；所述第三摆动关节内设置有从动带轮三，所述电机四通过齿轮传动连接主动带轮三，所述主动带轮三与从动带轮三之间通过绳传动相连接。
8、可选的，所述机体和第一腿节之间、第一腿节和第二腿节之间、第二腿节和胫节之间均设置有导向孔，所述绳传动中的带绳从对应导向孔中穿过，所述导向孔上设置有密封套管。
9、可选的，所述航行器本体的整体外形为仿水生蝽类躯体的减阻流线型，包括头部模块、主体模块和尾部模块，所述头部模块内设置有控制模块、信息模块和通信模块，所述主体模块内设置有浮力调节模块、电源模块和主体支架，所述浮力调节模块用于调节航行器的排水量，所述尾部模块内设置有重心调节模块，用于调节航行器的重心。
10、可选的，所述胫节和跗节的表面粘附有仿生刚毛，所述仿生刚毛用于在划动推进模块动作时张开设定的角度，增大与水的接触面积。
11、可选的，所述仿生刚毛为仿生记忆刚毛或仿生弹性刚毛，其中：
12、所述仿生记忆刚毛包括基底层和纤维层，所述基底层为形状记忆材料制成，其上预留纤维孔，所述仿生记忆刚毛下安装有均布层和刺激元件；
13、所述仿生弹性刚毛包括弹性层和纤维层，所述弹性层为弹性材料制成，所述弹性层上预留纤维孔，所述仿生弹性刚毛根部设置有限位板；
14、所述纤维层按照设定角度、间隙及排列形式插入基底层的纤维孔之中。
15、本专利技术第二方面提供了仿水生蝽类水下航行器的航行方法。
16、仿水生蝽类水下航行器的航行方法，包括以下步骤：
17、当航行器划动运动时，两侧划动推进模块的划动方向一致，且划动频率、角度大小相同，航行器前游；
18、当航行器两侧划动推进模块产生的滑动力大小不等，左侧划动力大于右侧划动力时，航行器右转；右侧划动力大于左侧划动力时，航行器左转；
19、当航行器两侧划动推进模块的第一腿节和第二腿节相对转动，划动足整体扭转一定角度，航行器上浮或下潜。
20、还包括：
21、仿生记忆刚毛或仿生弹性刚毛在航行器运动时，随划动推进模块的划动动作而张开，增加与水的接触面积，提高航行器的效率；
22、在划动动作执行完毕后，通过外加刺激使仿生记忆刚毛的形状记忆材料恢复原状，或者通过弹性层的弹力使仿生弹性刚毛恢复原状。
23、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
24、本专利技术提供了一种仿水生蝽类水下航行器及航行方法，受水生蝽类昆虫划水推进启发，采用划水推进的形式，在航行器本体的两侧对称设置了划动推进模块，划动推进模块作为游泳足，通过游泳足的摆动和旋转实现航行器前进、转向、上浮和下潜等动作，摒弃了采用螺旋桨推进和水喷推进的推进形式，可以适应不同的水下环境，噪声小，结构尺寸小、转向灵活；通过电机、绳传动和齿轮传动结合的形式，结构简单、无振动和冲击、传动平稳、惯量小，推进效率高，能耗消耗较少。
25、本专利技术在腿节和胫节上粘附仿生刚毛，仿生刚毛为仿生记忆刚毛或仿生弹性刚毛，在划动推进模块动作时张开设定的角度，增加与水的接触面积，提高了划动效率。
26、本专利技术采用绳传动和密封套管的设计，能够进一步提升整体的密封性能，更加适配水下环境。
27、相比较于现有技术中的两种传统推进形式，本专利技术提出的航行器划水推进形式，游动更加灵活、隐蔽性更好，且对周围水体的扰动更小。
28、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，包括航行器本体，所述航行器本体的两侧对称设置有划动推进模块，所述划动推进模块包括第一腿节、第二腿节、胫节和跗节，所述第一腿节、第二腿节、胫节和跗节逐渐远离所述航行器本体的方向设置；所述第一腿节与第二腿节之间为转动连接，所述航行器本体与第一腿节之间、第二腿节与胫节之间、以及胫节与跗节之间均为铰接，所述航行器本体内设置有多个驱动装置，多个所述驱动装置分别用于驱动第一腿节相对于航行器本体摆动、第二腿节相对于第一腿节转动、胫节相对于第二腿节摆动以及跗节相对于胫节摆动。
2.如权利要求1所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，所述航行器本体与第一腿节之间、第一腿节与第二腿节之间、第二腿节与胫节之间、以及胫节与跗节之间依次设置有第一摆动关节、翻转关节、第二摆动关节和第三摆动关节，所述第一摆动关节用于带动第一腿节相对于航行器本体摆动，所述翻转关节用于带动第二腿节相对于第一腿节转动，所述第二摆动关节用于带动胫节相对于第二腿节摆动，所述第三摆动关节用于带动跗节相对于胫节摆动。
3.如权利要求2所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，多个
4.如权利要求3所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，所述第一摆动关节内设置有从动锥齿轮一，所述电机一与从动锥齿轮一之间通过主动锥齿轮一传动连接；所述第一腿节内设置有主动锥齿轮二，所述翻转关节内设置有从动锥齿轮二，所述主动锥齿轮二与从动锥齿轮二传动连接，所述主动锥齿轮二与电机二之间通过同步带轮和绳传动相连接；所述第二摆动关节内设置有从动带轮二，所述电机三通过齿轮传动连接主动带轮二，所述主动带轮二与从动带轮二之间通过绳传动相连接；所述第三摆动关节内设置有从动带轮三，所述电机四通过齿轮传动连接主动带轮三，所述主动带轮三与从动带轮三之间通过绳传动相连接。
5.如权利要求4所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，所述机体和第一腿节之间、第一腿节和第二腿节之间、第二腿节和胫节之间均设置有导向孔，所述绳传动中的带绳从对应导向孔中穿过，所述导向孔上设置有密封套管。
6.如权利要求1所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，所述航行器本体的整体外形为仿水生蝽类躯体的减阻流线型，包括头部模块、主体模块和尾部模块，所述头部模块内设置有控制模块、信息模块和通信模块，所述主体模块内设置有浮力调节模块、电源模块和主体支架，所述浮力调节模块用于调节航行器的排水量，所述尾部模块内设置有重心调节模块，用于调节航行器的重心。
7.如权利要求1所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，所述胫节和跗节的表面粘附有仿生刚毛，所述仿生刚毛用于在划动推进模块动作时张开设定的角度，增大与水的接触面积。
8.如权利要求7所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，所述仿生刚毛为仿生记忆刚毛或仿生弹性刚毛，其中：
9.仿水生蝽类水下航行器的航行方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的仿水生蝽类水下航行器的航行方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，包括航行器本体，所述航行器本体的两侧对称设置有划动推进模块，所述划动推进模块包括第一腿节、第二腿节、胫节和跗节，所述第一腿节、第二腿节、胫节和跗节逐渐远离所述航行器本体的方向设置；所述第一腿节与第二腿节之间为转动连接，所述航行器本体与第一腿节之间、第二腿节与胫节之间、以及胫节与跗节之间均为铰接，所述航行器本体内设置有多个驱动装置，多个所述驱动装置分别用于驱动第一腿节相对于航行器本体摆动、第二腿节相对于第一腿节转动、胫节相对于第二腿节摆动以及跗节相对于胫节摆动。
2.如权利要求1所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，所述航行器本体与第一腿节之间、第一腿节与第二腿节之间、第二腿节与胫节之间、以及胫节与跗节之间依次设置有第一摆动关节、翻转关节、第二摆动关节和第三摆动关节，所述第一摆动关节用于带动第一腿节相对于航行器本体摆动，所述翻转关节用于带动第二腿节相对于第一腿节转动，所述第二摆动关节用于带动胫节相对于第二腿节摆动，所述第三摆动关节用于带动跗节相对于胫节摆动。
3.如权利要求2所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，多个所述驱动装置包括电机一、电机二、电机三和电机四，所述第一摆动关节、翻转关节、第二摆动关节和第三摆动关节分别与电机一、电机二、电机三和电机四传动连接。
4.如权利要求3所述的仿水生蝽类水下航行器，其特征在于，所述第一摆动关节内设置有从动锥齿轮一，所述电机一与从动锥齿轮一之间通过主动锥齿轮一传动连接；所述第一腿节内设置有主动锥齿轮二，所述翻转关节内设置有从动锥齿轮二，所述...
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