[发明专利]用于水下航行器的三自由度仿水翼推进机构及其运动学控制方法

摘要

本发明公开了一种用于水下航行器的三自由度仿水翼推进机构及其运动学控制方法，用于解决现有水下仿水翼推进装置实用性差的技术问题。技术方案是所述推进机构由锥齿轮机构、翻转运动机构、仿生水翼和固定底座四部分组成。锥齿轮机构有两个自由度，可以带动整个翻转运动机构和仿生水翼实现运动幅值可调的竖直拍动、水平划动，从而使仿生水翼翼尖实现翼尖轨迹的调节；翻转机构独立驱动仿生水翼的翻转运动。为实现仿生水翼翼尖轨迹的调节，本发明公开了一种推进机构的运动学控制方法。从而既可以实现仿生水翼翼尖轨迹的调节，又可独立调节仿生水翼在任意位置迎水面积，更好地模拟生物的扑翼运动，实用性好。

主权项

1.一种用于水下航行器的三自由度仿水翼推进机构，其特征在于：由锥齿轮机构、翻转运动机构、仿生水翼(15)和固定底座四部分组成；所述固定底座包括第一伺服舵机固定件(4)和第二伺服舵机固定件(5)；所述锥齿轮机构包括第一伺服舵机(1)、第一舵盘(16)、第一锥齿轮(8)、第一锥齿轮轴(7)、第一轴向限位螺钉(19)、第二伺服舵机(2)、第二舵盘(17)、第二锥齿轮(10)、第二锥齿轮轴(9)、第二轴向限位螺钉(20)、第三锥齿轮(12)、第三锥齿轮轴(11)、第三轴向限位螺钉(21)和中心支撑架(13)；第一伺服舵机(1)通过第一伺服舵机固定件(4)安装在水下航行器上，第一伺服舵机(1)输出轴与第一舵盘(16)连接，第一舵盘(16)与第一锥齿轮轴(7)连接，第一锥齿轮(8)固定在第一锥齿轮轴(7)上，第一锥齿轮轴(7)右端穿过中心支撑架(13)，使用第一轴向限位螺钉(19)限制中心支撑架(13)相对于第一锥齿轮轴(7)的轴向运动；第二伺服舵机(2)通过第二伺服舵机固定件(5)安装在水下航行器上，第二伺服舵机(2)输出轴与第二舵盘(17)连接，第二舵盘(17)与第二锥齿轮轴(9)连接，第二锥齿轮(10)固定在第二锥齿轮轴(9)上，第二锥齿轮轴(9)左端穿过中心支撑架(13)，使用第二轴向限位螺钉(20)限制中心支撑架(13)相对于第二锥齿轮轴(9)的轴向运动；第三锥齿轮(12)固定在第三锥齿轮轴(11)上，第三锥齿轮轴(11)下端穿过中心支撑架(13)，使用第三轴向限位螺钉(21)限制中心支撑架(13)相对于第三锥齿轮轴(11)的轴向运动；所述第一锥齿轮(8)、第二锥齿轮(10)、第三锥齿轮(12)的模数、齿数均相等，第一锥齿轮(8)与第三锥齿轮(12)垂直啮合，第二锥齿轮(10)与第三锥齿轮(12)垂直啮合；第三锥齿轮(12)初始安装位置为其中心轴线处于竖直平面；所述翻转运动机构包括第三伺服舵机(3)、第三舵盘(18)和水翼连接轴(14)；第三伺服舵机(3)输出轴接第三舵盘(18)，第三舵盘(18)与水翼连接轴(14)连接，水翼连接轴(14)与仿生水翼(15)连接；第三伺服舵机(3)通过伺服舵机连接件(6)与第二锥齿轮轴(9)上端连接。