[发明专利]一种变刚度仿生摆动推进装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及到仿生水下机器人领域，具体涉及一种变刚度仿生摆动推进装置。

背景技术

目前国内外科研机构对水下生物如金枪鱼、旗鱼、鲨鱼类游泳时身体摆动的研究证实这类鱼把身体-尾鳍(Body and Caudal Fin，BCF)作为推进器，身体左右摆动击水，产生逆卡门涡街，利用其产生的反作用力使鱼体向前推进。由于这些鱼推进效率高、速度快、机动性强，被众多学者作为仿生研究的对象。多种形式的机器鱼、仿鱼机器人或仿生水下推进器已经相继问世，但仍然存在许多问题，推进效率和速度与鱼类存在较大的差距。目前对BCF类鱼的游动机理研究表明：1.其肌肉、肌腱、皮肤、骨骼系统组成了一种复杂的串并联机构，这种构造能够有效的增大推力，并且具有俯仰、偏航和扭转三个自由度的运动。2.鱼在游动过程中能够改变自身刚度而且不同的游动速度需要不同的刚度以使身体的自然频率与尾部摆动频率达到匹配，从而大大降低能量消耗。

发明内容

为复现上述两点鱼游动速度快及推进效率高的重要机理，本发明提供了一种基于超冗余串并联机构的变刚度仿生摆动推进装置。

本发明采用以下技术方案予以实现：

包括支座、两节以上的摆动装置和尾鳍，所述摆动装置包括上平台、下平台、18个柔性铰点、8个支腿和脊骨柱，上平台中心处有柔性铰点o’，下平台中心处有柔性铰点o，柔性铰点o’与柔性铰点o用脊骨相连接；

下平台分布有8个柔性铰点在半径为r_b的圆心为o的圆上，这8个柔性铰点分为四组，柔性铰点b₁b₂为一组，柔性铰点b₃b₄为一组，柔性铰点b₅b₆为一组，柔性铰点b₇b₈为一组，下平台的柔性铰点组所形成的直线与相邻的柔性铰点组所形成的直线相差90°；

上平台也分布有8个柔性铰点在半径为r_a的圆心为o’的圆上，这8个柔性铰点分为四组，柔性铰点a₂a₃为一组，柔性铰点a₄a₅为一组，柔性铰点a₆a₇为一组，柔性铰点a₈a₁为一组，上平台的柔性铰点组所形成的直线与相邻的柔性铰点组所形成的直线相差90°；

所述的圆心为o的圆与圆心为o’的圆为同心圆；

八条支腿分别为支腿a₁b₁，支腿a₂b₂，支腿a₃b₃，支腿a₄b₄，支腿a₅b₅，支腿a₆b₆，支腿a₇b₇和支腿a₈b₈；

支腿a₁b₁的两端分别与柔性铰点a₁和柔性铰点b₁连接，

支腿a₂b₂的两端分别与柔性铰点a₂和柔性铰点b₂连接，

支腿a₃b₃的两端分别与柔性铰点a₃和柔性铰点b₃连接，

支腿a₄b₄的两端分别与柔性铰点a₄和柔性铰点b₄连接，

支腿a₅b₅的两端分别与柔性铰点a₅和柔性铰点b₅连接，

支腿a₆b₆的两端分别与柔性铰点a₆和柔性铰点b₆连接，

支腿a₇b₇的两端分别与柔性铰点a₇和柔性铰点b₇连接，