[实用新型]机械式胸鳍仿生机器鱼

说明书

技术领域

  本实用新型涉及一种机械式胸鳍仿生机器鱼，属于水下航行器技术领域。

背景技术

随着海洋资源的开发利用和海洋军事领域的广泛需求，传统的水下探测器因其具有效率低、机动性差、噪音高等缺点已经不能满足科研和工程的上需要，为了克服这些问题，适应未来水下航行器发展的要求，人们在开发新能源的同时，也在积极的寻找性能更加优良的新型推进方式。仿生学研究表明，仿鱼鳍推进模式具有高效率、高稳定性、优良的机动性、噪音低、对环境扰动小等优势，是鱼类为了适应复杂的水下生活，经过亿万年的自然进化的结果，它为研制效率高、机动性好和噪声低的水下航行器提供了新的思路。因此，如何设计和制造具有高性能的仿生推进机器鱼，是当前的研究重点。

目前实现MPF方式推进的仿生机器鱼主要是通过胸鳍实现其部分运动形式再通过尾鳍和浮力调节装置实现机器鱼的沉浮和转弯。本实用新型区别于上述机构，设计出一种新型的胸鳍驱动机构，通过胸鳍运动产生任意方向上的推进力，完全实现仿生机器鱼的前进、后退、转弯、沉浮等基本运动。

实用新型内容

本实用新型提供一种机械式胸鳍仿生机器鱼，通过胸鳍完全实现仿生机器鱼的前进、后退、转弯、沉浮等基本运动，从而为水下仿生机器鱼在低速情况下实现运动的稳定性和良好的操纵性提供一个合理的解决方案。

为解决以上技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种机械式胸鳍仿生机器鱼，所述仿生机器鱼包括鱼形外壳、鱼形外壳内部的胸鳍驱动机构、设置于鱼形外壳外部的两片机械胸鳍、控制模块和充电电池；所述胸鳍驱动机构包括拍动单元、转动单元和执行机构，所述拍动单元与转动单元共同驱动同一执行机构；执行机构为两套，分别连接机械胸鳍。

进一步地，所述鱼形外壳分为上下两部分，上外壳为有机玻璃，下外壳为铝合金，上下外壳间的连接处采用接触式静密封。

进一步地，所述拍动单元包括步进电机、主轴、圆盘和摇杆，步进电机与主轴相连，圆盘固定在主轴上，摇杆一端与圆盘相连，另一端连接执行机构，执行机构带动机械胸鳍作拍打运动。

进一步地，所述转动单元包括步进电机、主轴、小齿轮、大齿轮、套筒、轴承和轴承座，步进电机连接主轴，主轴传动于小齿轮，小齿轮传动于大齿轮，大齿轮外侧端面与套筒固定连接并带动套筒旋转，套筒安装于轴承内圈，并由轴承座支撑；所述套筒内部为执行机构，套筒带动执行机构旋转，进而带动机械胸鳍旋转。

进一步地，所述执行机构包括转动杆（10）、压盖（11）和滑动杆（12）、连杆II（13）、连接件（14）、固定轴（15）和机械胸鳍（16），转动杆纵截面为丁字形，一端铰接于摇杆，另一端通过通过压盖压住丁字形转动杆的头部固定于滑动杆，转动杆相对于滑动杆自由转动；转动杆的铰接于摇杆（9），滑动杆铰接于连杆II，连杆II铰接于机械胸鳍；固定轴通过连接件连接固定于机械胸鳍，并与机械胸鳍平面基本平行。

进一步地，所述滑动杆的圆周面上的两侧设有连接键，用于连接套筒，套筒连接固定轴。

本实用新型涉及的这种机械式胸鳍仿生机器鱼，其外形酷似何氏鳐，体盘较宽、体型扁平，只有一对机械式胸鳍，没有尾鳍，具有良好的机动性和稳定性。胸鳍驱动机构的拍动运动和转动运动相互分离、互不干涉，既能够单独运动也能耦合运动，能够实现任意方向上的推进力，并且密封容易实现，安全可靠。

附图说明

图1 为本实用新型机械式胸鳍仿生机器鱼的外形图；

图2 为本实用新型机械式胸鳍仿生机器鱼的内部结构图；

图3 为本实用新型机械式胸鳍仿生机器鱼执行机构及套筒三维结构图；

图4 为本实用新型机械式胸鳍仿生机器鱼执行机构三维图；

图5 为本实用新型机械式胸鳍仿生机器鱼执行机构连接结构图；

图6 为本实用新型机械式胸鳍仿生机器鱼转动单元系统原理图；

图7 为套筒半剖三维图；

图8 为套筒半剖正视图；

图9 为连杆I结构视图；

图10为连杆I的俯视图；

具体实施方式

如图1所示，仿生机器鱼包括鱼形外壳，鱼形外壳包括上外壳1和下外壳2，上外壳1上有两个孔，可以支撑胸鳍驱动机构的套筒17，套筒17可以绕孔转动实现机械胸鳍16的转动。套筒17与上外壳的孔连接处采用O型密封圈密封。该仿生机器鱼只有一对机械胸鳍16，没有尾鳍。上外壳为有机玻璃，下外壳为铝合金。