[发明专利]一种基于张拉整体原理的仿生机械鱼

说明书

本发明涉及仿生机械技术领域，目的是提供一种基于张拉整体原理的仿生机械鱼，转动范围大、转动效率高、能精确控制动作姿态、可靠性高。上述机械鱼包括依次连接的头部、躯干部和尾部，躯干部包括至少一组张拉推进部，张拉推进部包括两个轴线竖直设置的第一转动件和第二转动件，第一转动件和第二转动件的上部通过第一连接架连接，第一转动件和第二转动件的下部通过第二连接架连接，第一连接架与第一转动件、第二转动件之间以及第二连接架与第一转动件、第二转动件之间均通过具有预紧力的弹性元件连接；第一转动件和第二转动件的中部与张拉驱动组件连接，使第一转动件和第二转动件实现自转。本发明解决了现有机械鱼转动范围小、转动效率差的问题。

技术领域

本发明涉及仿生机械设备技术领域，特别是涉及一种基于张拉整体原理的仿生机械鱼。

背景技术

仿生机械鱼是鱼类推进机理和机器人技术相结合的仿生机械设备，是一种新型的水下航行器。由于形似鱼类，和普通的水下推进器相比，仿生机械鱼能模仿鱼类游动，具有推进效率高、机动性能好、隐蔽性高等优点。仿生机械鱼还可搭载多种探测传感器，用于探测水下环境、污染物、绘制河床图，甚至还可以在军事侦察、水下救援、海洋生物观察、考古等方面发挥重要作用，具有重要的研究价值和广阔的应用前景。

仿生机械鱼的机械推动机构是其行进性能的关键结构，现有的仿生机械鱼如中国专利文献CN206766306U公开了一种适用于水下噪声监测的机器鱼，包括鱼头、胸鳍、设备舱、尾部驱动装置、水声监测装置和防水鱼皮；胸鳍固定在穿过鱼头的细杆上；设备舱安装在鱼头内；尾部驱动装置与设备舱相连并与鱼头相连；防水鱼皮通过接口固定于鱼头后部，包住整个鱼尾；鱼头中部开有设备舱和配重舱，鱼头前部和腹部开有仪器舱，鱼头后部设有鱼皮接口；尾部驱动装置包括舵机、舵盘、牵引线、两个骨节和尾鳍，舵机安装在舵机架上，舵盘通过舵机的齿轮与舵机咬合。这种仿生机械鱼的各个骨节通过万向节连接，这种连接方式属于刚性连接，部件间容易磨损，而且其骨节之间通过弹性杆来提供支撑力和回复力，这就意味着该机械鱼不能准确控制各个骨节的姿态；此外，这种机械鱼只用一个电机驱动，一旦电机故障机械鱼便不能工作了。再如中国专利文献CN109110095A公开了一种张拉整体式摆动推进机构，包括头部、柔性躯干和尾部，头部通过柔性躯干和尾部连接，头部内设置有驱动系统，柔性躯干包括多组张拉浮动式柔性关节，每组张拉浮动式柔性关节包括基础平台、从动平台和多组张力元件，基础平台的上面结构与从动平台的下面结构通过多组水平的张力元件连接，基础平台的上面结构与从动平台的上面结构件通过多组轴向的张力元件连接，从而能够悬浮支撑起从动平台，每组张拉浮动式柔性关节从而依次互相串联，其中，轴向的张力元件提供了竖直向下的拉力，水平的张力元件提供了竖直向上的张力用以对抗，使得从动平台能够绕着基础平台进行无直接机械接触的浮动转动；驱动系统与其中某一组或多组张拉浮动式柔性关节连接。这种仿生机械鱼的基础平台和从动平台通过多组水平、轴向的张力元件连接，为了产生互相抵抗的力使从动平台悬浮，从动平台的下面结构在基础平台的镂空圆盘的下方，这样使得机械鱼关节的转动范围受到限制；另外，从动平台的下面结构与多组水平的张力元件一端固定连接，使从动平台在转动的过程需要克服张拉元件所产生的张力，使其转动效率较差。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的仿生机械鱼，转动范围受限、转动效率差，不能满足日益广泛的应用需求，而提供一种转动范围大、转动效率高、而且能精确控制动作姿态、可靠性高的基于张拉整体原理的仿生机械鱼。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：