[发明专利]一种基于凸轮齿轮复合传动的可变形机械水母

说明书

本发明公开了一种基于凸轮齿轮复合传动的可变形机械水母，水母的头部、水母本体和水母尾部连接通过防水胶密封。水母尾部与多连杆机械臂组成水母的主体，遥控开关位于水母本体内部；主控板发出指令，减速电机运转带动凸轮盘转动，凸轮盘转动带动凸轮齿条进给运动，凸轮齿条带动多连杆机械臂的急回缓舒运动，同时凸轮齿条进给运动带动多个齿轮转动，齿轮转动带动滑动齿条进给运动，滑动齿条带动连杆进给与旋转运动，进而带动定位结构件与滑动头部件作竖直运动。通过凸轮与齿轮结构复合的仿生传动机构，通过控制多个电机的运动，实现对水母急回缓张并带有头部收缩的仿生运动。为水下探测及科研工作提供便捷，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，具体地说，涉及一种基于凸轮齿轮复合传动的可变形机械水母。

背景技术

目前常见的无人水下航行器如自主式水下航行器(Autonomous UnderwaterVehicle,AUV)、遥控水下航行器(Remotely Operated Vehicle,ROV)等，多采用传统的螺旋桨推进器。螺旋桨推进技术在实际应用中有着不可替代的优势,理论研究和实际应用都已经比较成熟；但其自身亦存在不足,如噪声大、对环境扰动大、运动灵活性和隐蔽性较差，应用场合受到限制。为了提高水下机器人的运动能力,科技人员不断研究新型的推进方式，力求从丰富多彩的鱼类身上获得灵感，模仿它们的运动机理和行为方式运用到对水下机器人运动机理和控制的研究中。特别是通过对水母的分析研究，科技人员发现其相比于波动推进式鱼类具有体积小、重量轻、柔性大，能够有效地利用水流游动的特点。以此为基础，对水母的仿生是非常有意义的。

发明专利CN201621284844.4公开了“一种水母机器人”。该水母机器人包括外壳体、内壳体和封板，外壳体、内壳体和封板之间围合成第一封闭腔，内壳体的内部与封板之间围合成第二封闭腔，其中，外壳体上设有第一进水机构，内壳体上设有第二进水机构；下腔室的筒体顶部与封板的下表面密封连接，筒体内左右两侧对称设有左增压腔和右增压腔，左增压腔和右增压腔内设有增压器，且左增压腔和右增压腔均与第二封闭腔相连通；驱动机构与第一进水机构相连接，并用于驱动第一进水机构往复动作；左喷水机构和右喷水机构，设置在下腔室的底部。该型机器人虽然稳定性好，运行姿态控制简单方便。但其没有真实地模拟出水母的急回排水运动过程，只是一个加装喷水机构的类水母外形机器人。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于凸轮齿轮复合传动的可变形机械水母；该机械水母通过凸轮齿轮复合机构组建的机械传动结构，通过控制多个电机的运动，实现对水母急回缓张并带有头部收缩的仿生运动，且具有控制简单，仿生性能高的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括主体组件、尾部组件、头部软膜、仿生臂软膜，所述主体组件包括水母头部、水母本体、多连杆机械臂、齿轮架、电机架、减速电机、凸轮盘、凸轮齿条、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、滑动齿条、滑动约束板、定位结构件、滑动头部件和连杆，电机架通过卡架固定在水母尾部的上部，减速电机与电机架固连，减速电机与凸轮盘通过顶丝固连，减速电机带动凸轮盘转动；凸轮盘与电机架限位配合，凸轮齿条一面有直齿，另一面为平面，凸轮齿条一端与凸轮盘内凹形卡槽约束配合，另一端与水母本体的限位孔行配合，且与多连杆机械臂活动铆接，通过凸轮齿条的伸缩运动转变为多连杆机械臂的摆动运动；齿轮架内置并固定在水母本体内部，第一齿轮与齿轮架对应的定位孔进行同轴定位，第一齿轮与凸轮齿条啮合，第二齿轮和第三齿轮同轴固连，且与齿轮架相应位置同轴定位，第二齿轮与第一齿轮啮合，滑动齿条限位在齿轮架内，滑动齿条与第三齿轮啮合，滑动齿条与连杆铆接，连杆与定位结构件铆接，凸轮齿条、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、滑动齿条、连杆与多连杆机械臂部件以水母本体竖直轴线为中心周向对称阵列安装，定位结构件在约束后上下移动，定位结构件与滑动头部件固连构成可上下移动的水母头部，滑动约束板一端与滑动头部件动铆接，滑动约束板以头部件轴线周向对称阵列安装，滑动约束板另一端约束在水母头部的滑道内，水母头部随着机械臂的摆动对应的变形；凸轮盘内部的凹槽使凸轮齿条连续运动，实现多连杆机械臂的急回缓舒的仿生运动；