[发明专利]一种空间机动尾摆推进装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿生推进装置，具体来说，是指一种尾摆式仿生推进动力装置。

背景技术

鱼类作为自然界进化的产物，其出色的游动能力日益受到国内外学者的关注。金枪鱼和海豚等水生动物高超的游泳能力是螺旋桨推进的船舶难以比拟的，其采用的尾鳍推进模式，被认为是效率最高、速度最快的推进模式,这种推进模式还被认为是未来水下自动航行器动力装置的最终设计目标，在复杂海洋环境下的海洋观测、军事监视、水下作业和水下救生等领域具有重大应用前景。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号：CN 101301926 B，公告日：2010.10.06，专利名称：具有升潜模块和尾部模块的仿生机器鱼，该机器鱼通过升潜模块实现机器鱼的升潜，尾部模块的丝杠机构来输出往复移动，最终在连杆总成的作用下实现机器鱼的左右机动及推进，从而实现了机器鱼的空间机动；中国专利公开号：CN 2011026625Y，公告日：2008.08.20，专利名称：三维运动仿生机器鱼，该机器鱼通过尾部串联的舵机实现机器鱼的推进和左右机动，通过重心改变装置，改变机器鱼姿态，从而实现上升下潜。

目前，采用尾鳍摆动推进模式的机器鱼大多运动模式大都难以灵活模拟鱼尾的运动；采用重心调节机构或类似于鱼体气囊的排水机构来实现机器鱼的升潜，推进和升潜采用分离的机构来实现，会降低空间利用率，加大机构的复杂性，可靠性也会降低。

发明内容

本发明旨在提供一种空间机动尾摆推进装置，以金枪鱼和海豚的尾鳍运动为原型，该装置能实现尾鳍摆动/拍动两种运动模式的灵活转换，并能在保持有效击水角度的基础上灵活变换尾鳍摆动/拍动的运动方向；同时活动机架转动装置可以改变尾鳍运动轴线的方向来产生不同方向的侧向力/升力，实现推进、转弯及升潜等运动特性；该装置采用的推进和升潜集成的推进模式，特别适合模仿尾鳍在垂直面内摆动的鲸、豚类运动。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种空间机动尾摆推进装置，其特征在于，由壳体、K-H-V型直线型内摆线行星传动装置、行星盘外接盘转动装置、空间球副杆系、尾鳍方向控制机构和机动控制机构组成。

所述壳体由下壳体和上壳体连接而成。

所述K-H-V型直线型内摆线行星传动装置包括电源、伺服电机、联轴器、行星架、行星轮和太阳轮；所述电源、伺服电机均与下壳体固连，伺服电机输出轴通过联轴器与行星架连接并提供转矩，所述行星轮安装在行星架的输出轴上，两者之间通过轴承连接，行星架带动行星轮公转，所述行星轮与固连在下壳体上的太阳轮内啮合，使行星轮产生自转；所述行星轮分度圆的直径为太阳轮分度圆直径二分之一。

所述行星盘外接盘转动装置包括二号电源、二号控制器、压紧盖和四号舵机；所述行星轮内部设置有二号电源和二号控制器，所述压紧盖为圆形，所述压紧盖与行星轮的后端面固定连接，所述压紧盖上安装四号舵机，所述四号舵机的输出盘与外接盘同轴线固连。

所述空间球副杆系包括球头、伸缩连杆、压紧圈、橡胶；所述球头固定连接在外接盘位于行星轮分度圆的圆周上，所述伸缩连杆的一端与球头采用固定连接。

所述尾鳍方向控制机构包括三号舵机和尾鳍，所述三号舵机的输出盘与尾鳍固连，所述三号舵机与伸缩连杆固连。

所述机动控制机构包括一号舵机、二号舵机、一号电源、一号控制器和活动支架；所述一号电源安装在下壳体的固定位上，一号舵机安装于上壳体的固定位上，所述二号舵机通过配套固定支架与一号舵机的输出盘连接，所述二号舵机与一号舵机的输出轴线相互垂直，所述二号舵机控制活动支架在水平面内转动，所述一号舵机控制活动支架在垂直面内转动；所述二号舵机的输出盘为水平设置，所述活动支架由上杆和下杆组成，所述上杆和下杆的后端之间与固定板固定连接，所述固定板通过设有压紧圈压紧的橡胶与伸缩连杆靠近尾鳍部分连接，所述上杆的前端连接二号舵机的输出盘，所述下杆的前端与下壳体铰接连接。所述一号电源(21)和二号电源(25)为6V。

还包括控制系统，控制系统由遥控端、接收端和总控制器组成，所述遥控端的命令通过无线信号发射，所述接收端接收遥控端的无线信号，并将无线信号传给总控制器，所述总控制器连接一号控制器和二号控制器，并将遥控端的命令传给一号控制器和二号控制器。从而实现对空间机动尾摆推进装置的无线遥控控制。

所述壳体前端成纺锤状或椭球状，有利于减小前进时液体的阻力，由于纺锤状或椭球状为轴对称，能够保持运动过程中的平衡。所述壳体密闭的空间，所述伺服电机、一号电源、一号控制器、二号电源、二号控制器、电源、遥控端、接收端和总控制器设于密闭的壳体内。