[发明专利]一种幅值解耦调节的水下扑翼滑翔装置及其调节方法

说明书

本发明公开了一种幅值解耦调节的水下扑翼滑翔装置，包括中心转轴、若干依次套设于中心转轴上的鳍条、动力模块、腹背比调节模块和幅值调节模块，鳍条端部滑动套设套筒Ⅰ，套筒Ⅰ铰接有滑块Ⅰ和第一杆件，滑块Ⅰ竖直移动，第一杆件另一端与腹背比调节模块连接，动力模块通过腹背比调节模块驱动第一杆件端部以动力模块为圆心进行圆周运动，腹背比调节模块调节第一杆件端部至动力模块的距离，从而调节鳍条运动的腹背比；幅值调节模块用于调节中心转轴与动力模块之间水平方向的距离，从而在腹背比确定的情况下调节鳍条运动幅值。实现机构扑翼摆动幅值与腹背比的解耦，幅值可单独调节不影响腹背比，使得模块之间的依赖程度低，模块的独立性强。

技术领域

本发明涉及水下机器人推进装置，具体是涉及一种幅值解耦调节的水下扑翼滑翔装置及其调节方法。

背景技术

在复杂的海洋环境中，鱼类生物的运动方式愈加引起重视，鱼类游动方式主要分为两种,一种是身体/尾鳍模式,另一种是中间鳍/对鳍模式,其中,身体/尾鳍模式在俯仰方向的机动性比较差，不能迅速上浮/下潜，中间鳍/对鳍模式主要是利用胸鳍的拍打来进行推进，在机动性和稳定性上都具有更大的优势,以及低速条件下推进效率高，其中具有中间鳍/对鳍的代表生物蝠鲼相对其他鱼类有机动灵活、胸鳍推进力大等优点，因此研究出了很多以蝠鲼胸鳍为仿生对象的水下扑翼推进装置。

现有技术中，申请号为201510854411.1的中国专利申请，公开了一种水下扑翼驱动装置，其采用并联机构,两个驱动电机驱动机构的动平台进行二自由度运动,即扑翼的俯仰运动和上下拍动运动，提高了系统刚度和运动精度,降低了系统的运动惯量，但该运动装置的上下拍动运动采用曲柄摇杆机构，调节扑翼摆动幅值时，急回系数也会产生相应的变化，同样，急回系数改变时，扑翼摆动幅值也会发生改变，无法实现单独调节，二者之间无法实现解耦。

又如申请号为201910873144.0的中国专利申请，公开了一种基于胸鳍与螺旋桨混合推进的水下仿生航行器，其采用多连杆结构骨架胸鳍扑动完成基本动作，同时尾部通过两个矢量螺旋桨推进完成协同运动,有效提高仿蝠鲼水下航行器的推进速度，但该装置胸鳍驱动模块的曲柄滑块机构的摆杆做对称摆动时,其摆动幅度与急回系数相互耦合，无法根据摆动幅值设计急回系数，调节不灵活。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种实现摆动幅值与腹背比解耦的、幅值可单独调节且调节灵活方便的水下扑翼滑翔装置。

本发明还提供一种幅值解耦调节的水下扑翼滑翔装置的调节方法。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种幅值解耦调节的水下扑翼滑翔装置，包括中心转轴、若干依次套设于中心转轴上的鳍条、动力模块、腹背比调节模块和幅值调节模块，鳍条端部套设套筒Ⅰ，且鳍条端部在套筒Ⅰ内滑动，所述套筒Ⅰ铰接有滑块Ⅰ和第一杆件，滑块Ⅰ沿竖直延伸的导轨Ⅰ滑动，所述第一杆件一端与套筒Ⅰ和滑块Ⅰ铰接，另一端与腹背比调节模块轴向定位连接，腹背比调节模块与动力模块固定连接，所述动力模块通过腹背比调节模块驱动第一杆件端部以动力模块为圆心进行圆周运动，所述腹背比调节模块调节第一杆件端部至动力模块的距离，从而调节鳍条运动的腹背比；

所述幅值调节模块用于调节中心转轴与动力模块之间水平方向的距离，从而在腹背比确定的情况下调节鳍条运动幅值。

进一步的，所述腹背比调节模块包括液压缸Ⅰ、固定轴Ⅰ，所述液压缸Ⅰ一端与动力模块固定连接，另一端与固定轴Ⅰ固定连接，所述第一杆件一端套设于固定轴Ⅰ外，第一杆件延伸方向垂直于固定轴Ⅰ延伸方向，液压缸Ⅰ伸缩调节固定轴Ⅰ相对于动力模块的距离，从而调节第一杆件端部相对于动力模块的距离。

进一步的，所述动力模块包括驱动电机，驱动电机的输出轴延伸方向平行于固定轴Ⅰ延伸方向，驱动电机的输出轴与液压缸Ⅰ端部固定连接，固定轴Ⅰ与驱动电机的输出轴之间连接弹簧Ⅰ。所述腹背比调节模块还包括液压缸Ⅱ，所述液压缸Ⅱ一端与固定轴Ⅰ固定连接，液压缸Ⅱ与液压缸Ⅰ相互平行。每个鳍条上设置的腹背比调节模块中的所有液压缸之间连通，所有液压缸同步伸缩。