[实用新型]一种仿生企鹅推进机构

说明书

本实用新型提供一种仿生企鹅推进机构，属于仿生技术领域。该推进机构包括企鹅体、动力马达、曲柄、翼骨、弹性鳍、减速齿轮、支架、舵机、尾鳍、舵机轴、主轴齿轮、曲柄轴。仿生企鹅的推动系统部分包括动力马达、曲柄、翼骨、弹性鳍、减速齿轮、支架、舵机、尾鳍、舵机轴、主轴齿轮、曲柄轴，推进系统通过添加不同配件以实现不同使用场景的应用。

技术领域

本实用新型涉及仿生技术领域，特别是指一种仿生企鹅推进机构。

背景技术

鱼游鸟飞，动物奔跑跳跃，都是在神经系统的指挥下，肌肉发力所致。鸟翼扑动是由于生长在翼翅根部的肌肉群有节律的伸缩运动所致，翼翅根部下方的肌肉群收缩，翼翅下扑，根部上方的肌肉收缩，翼翅上扑。鱼尾左右摆动是由于生长在鱼体脊椎两侧的肌肉群有节律的运动所致。观察鱼的游动，可以看到鱼体的后三分之一都是在摆动的，由于鱼体整体是纺锤形的(断面呈楔形)，所以当鱼尾摆动时，其后部的每一段都会产生一定的推力，但其最大的推力应该产生于并没有肌肉组织和结缔组织的尾部。鱼的尾鳍是脊椎向后延伸形成的，尾部向后延伸呈扇面展开，里面布列了锥状尾骨，这些锥状尾骨有着非常好的弹性。尾骨外覆盖脂肪和鱼皮，当鱼尾摆动时，尾鳍发生形变，产生了推力。

仿生学是一门综合学科，涉及数学、物理、机械、工程、材料、生物学等，其核心要素是通过设计，利用机械、工程的方法，模仿生物的一些特性，如像鸟一样飞行，像鱼一样游动，有效实现生物的一些特殊性能。要想实现这些功能，需要建立相应的应用模型，包括数学、物理、材料、机械、工程、传输与控制等方面。正确的建模会起到事半功倍的效果，错误的、不合理的建模则会事倍功半，甚至无功而返。建模的五大要素：

(1)数学模型 建立清晰、准确、简单的数学模型，便于设计、制作、装配。数学模型包括机器鱼的整体结构，鱼头、鱼体、鱼尾的比例，鱼尾的几何形状，鱼尾的摆动频率，摆角，推水量的计算，马达、电源、电子原器件的安装位置等。

(2)物理模型 建立严谨规范的物理模型，便于从科学的角度推演、论证机器鱼运动的可行性和效果。物理模型包括流体力学原理，牛顿运动定律，材料的力学性能等。

(3)材料模型 选择理想的材料，便于加工制作、装配，更重要的是材料的选择会直接影响到实验的效果。材料的选择包括鱼体材料、尾鳍材料、运动部件和连接件材料，尤以尾鳍材料最为重要，这是仿生推进的核心要素。

(4)驱动模型 选择适当的驱动方式，便于实现制作和实操。驱动模型包括摆动机构的若干模式：曲柄滑槽机构A型、曲柄滑槽机构B型、曲柄滑杆机构、曲柄连杆机构，手动驱动模式，仿生动力冲浪模式，马达、电源、电调、遥控器的匹配等。

(5)传输与控制模型 传输与控制是大脑，针对不同的环境和需求，设计理想的传输与控制模式，对仿生机器鱼的研究有着极其重要的作用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种仿生企鹅推进机构。

该仿生推进机构包括企鹅体、动力马达、曲柄二、翼骨、弹性鳍、减速齿轮、支架、舵机、尾鳍、舵机轴、主轴齿轮和曲柄轴；翼骨位于企鹅体的肩部，弹性鳍分布在企鹅体两侧并通过翼骨与企鹅体连接，支架、减速齿轮、主轴齿轮、曲柄轴、动力马达、曲柄二位于企鹅体内部中间位置，动力马达通过主轴齿轮与支架连接，支架连接减速齿轮后再通过曲柄轴、曲柄二连接至弹性鳍，舵机、舵机轴位于企鹅体尾部内部，舵机通过舵机轴连接至企鹅体尾部外侧的尾鳍。

弹性鳍和尾鳍均由三个以上弹性小单元构成，每个小单元之间留有缝隙；弹性鳍和尾鳍的内、外部材质分别为弹性钢丝或钢条、具有弹性的橡胶或硅胶，或内外部材质均为弹性合金或纤维。

仿生企鹅为完全仿生企鹅，企鹅体的双翼由单机双曲柄机构驱动，动力马达驱动曲柄二转动，曲柄二通过滑槽或滑杆驱动双翼上下扑动，双翼扑动时，弹性鳍和翼膜发生形变，产生推力；舵机的轴向后伸出，轴上固定尾鳍，尾鳍能够八自由度控制方向。