[实用新型]一种仿生鱼推进系统及包含该推进系统的仿生鱼

说明书

技术领域

本实用新型涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种仿生鱼推进系统及包含该推进系统的仿生鱼。

背景技术

目前，常见的水下推进器为螺旋桨结构为主的涡轮推进装置，而该装置存在推进效率低下以及工作噪声较大等缺陷，后来出现了结合鱼体仿生学的模拟鱼类躯干运动的水下推进装置，该类装置能够模仿鱼类躯干左右摆动向两侧排水而产生反作用力推进装置向前运动。目前常见的此类仿生推进装置多使用单关节的摆动来产生推进的动力，即将单关节与尾鳍相连，通过该关节的运动带动鱼鳍的运动进而排水并产生反向作用力。上述仿生学推进装置比起最初的蜗轮推进装置具有一定的进步性，但是仍存在以下比较明显的缺点：

缺点一：单纯通过尾鳍摆动来产生推进的动力，不仅存在动力不足的问题，而且其摆动角度受到限制，并不能模拟出真实鱼类移动时的摆动姿态；

缺点二：目前的仿生推进装置由于关节旋转角度的限制，难以实现小角度转动以及原地自转等灵活度较高的运动。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种仿生鱼推进系统及包含该推进系统的仿生鱼，该仿生鱼推进系统及仿生鱼提高了仿生推进装置对鱼体运动的模拟程度，同时也提高了推进的效率及装置运动的灵活度。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种仿生鱼推进系统，包括多个依次相连的推进单元，每个推进单元包括驱动装置、驱动装置固定卡件和驱动装置轴连支架；驱动装置固定卡件固定安装在驱动装置的外侧，驱动装置轴连支架的一端连接到驱动装置的输出轴上并随输出轴转动，驱动装置轴连支架的另一端以可转动的方式连接到驱动装置固定卡件上，驱动装置轴连支架的中部与其后方的推进单元的驱动装置固定卡件固定连接。

多个推进单元依次连接，最后部的推进单元相对于最前部的推进单元的旋转角度为各个关节的旋转角度的叠加值，可以实现灵活度高的运动，更真实的模拟鱼类游动时的摆动姿态，此外，多个推进单元也增大了推进系统产生的推进力，提高推进效率。

进一步的，驱动装置固定卡件包括U形的卡件主体，卡件主体的两端对称的设有第一安装板，驱动装置的两侧分别设有第二安装板，第一安装板和第二安装板一一对应的固定连接在一起，卡件主体将驱动装置上与输出轴相对的侧面罩住。

卡件主体的U形架结构在实现其功能的前提下最为节省材料，减轻推进系统的重量，便于仿生鱼型机器人的内部搭载更多其他的工作模块；驱动装置轴连支架与驱动装置之间以及驱动装置轴连支架与其他的推进单元之间通过驱动装置固定卡件进行连接，更加牢固可靠且便于连接件的安装；驱动装置固定卡件还对驱动装置形成一定的保护作用。

进一步的，驱动装置轴连支架包括两块横板和一块竖板，两块横板对称的安装在竖板的两端，其中一块横板与驱动装置的输出轴相连接，另一块横板与驱动装置固定卡件相连接。

驱动装置轴连支架形成一个向一侧旋转90°的U形结构，竖板与其后方的推进单元连接，使整个推进系统的结构非常紧凑。

进一步的，在同一个推进单元中，驱动装置轴连支架的两端同轴转动。驱动装置轴连支架的两个横板同轴转动，可降低在驱动装置轴连支架转动过程中，推进单元各个部件所受到的剪切力，增加推进系统工作的可靠性，延长推进系统的使用寿命，降低维护维修的成本。

进一步的，在不同的推进单元之间，驱动装置轴连支架的旋转轴相互平行。各旋转轴相互平行，模拟鱼体真实的关节运动的情况，进一步提高了仿生推进装置对鱼体运动的模拟程度。

进一步的，驱动装置的输出轴纵向布置。驱动装置的输出轴纵向布置时，其转动会带动推进单元左右摆动，与鱼体运动时的摆动情况一致，仿生程度高，灵活度高。

优选的，所述推进单元的数量为三个。三个推进单元所包含的三个驱动装置的输出轴处形成三个关节，通过三个关节的配合协作运动能够实现前进、后退、左转、右转以及原地自传等运动。

本实用新型的驱动装置可采用舵机、步进电机、直流电机、伺服电机等一切可控电机单元。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种仿生鱼，包括头部、躯干部和尾部，还包括上述仿生鱼型机器人推进系统，所述的仿生鱼推进系统设置在躯干部。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型示例的仿生鱼推进系统，设置多个推进单元，增大了推进系统产生的推进力，提高推进效率；此外，多个推进单元之间既可以独立控制，也可以耦合控制，结合实际运行环境可以增加关节推进单元数量以增强推进系统运动性能或者减少关节推进单元数量以控制运动能耗，非常灵活且适用范围广。