一种电磁驱动的尾鳍推进装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁驱动的尾鳍推进装置，包括安装架、可绕自身轴心线方向摆动的设于安装架上的摆动轴、连接在摆动轴上的摆片、连接在摆片上的一级摆尾、一端可绕第一轴心线摆动的连接在一级摆尾上的二级摆尾、两个设于安装架上的且对称的设于摆片两侧的电磁铁；两个电磁铁用于分别通入方波信号相差一个周期的周期性电流，以交替具有用于吸引摆片的磁力；摆动轴的轴心线与第一轴心线相互平行。本发明专利技术一种电磁驱动的尾鳍推进装置，仿生尾鳍摆动幅度可控，灵活性较高；一级摆尾和二级摆尾的摆动相互叠加，模仿鲹科鱼类尾鳍的柔软性，具有更高的推进效率。

A Electromagnetic Driven Tail Fin Propulsion Device

【技术实现步骤摘要】
一种电磁驱动的尾鳍推进装置
本专利技术涉及一种电磁驱动的尾鳍推进装置。
技术介绍
仿生机器鱼具有高速、高效率、机动性等特点，其技术在水下应用，逐渐成为海洋资源开发工具，对水下机器人的研究具有重要的现实意义和直接的军事价值。身体/尾鳍（BCF）模式中的鲹科模式是目前仿生鱼推动的主要研究方式，这种推进模式具有优越的推进效率和推进速度，几乎不发生侧向移动，被水下仿生航行器广泛采用。目前出现的仿生推进系统均采用机械机构的摆动设计，采用此种设计方式，需要使用电机-齿轮传动机构来实现尾鳍摆动，这种驱动方式存在转换效率低，结构设计较为复杂等缺点。因为转换效率较低，造成仿生鱼类的续航能力较差，难以实现远距离或深水域巡航。国家专利技术专利ZL201410510608.9公开了一种仿尾鳍推进装置，该装置包含了齿轮传动部分、行星轮系部分、传动轴-轴承部分、尾鳍连杆和尾鳍等部件，尽管该专利在尾鳍推进动力系统上做了大量的优化改进，但结构较为复杂。该装置只能进行单自由度摆动，摆动推进效率较低。国家专利技术专利ZL201610397442.3公开了一种基于箱鲀科鱼类的双自由度仿生尾鳍推进机构，该机构使用两种齿轮和动力传输结构分别控制摆动尾鳍和C型支架的摆动角度，从而实现双自由度仿生尾鳍推进。但这种双自由度摆动结构需要较为复杂的机械系统来实现，如果需要对摆动模式（如摆动频率、摆动幅度等）进行调整，则整个结构需要重新设计，灵活度较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电磁驱动的尾鳍推进装置，通过两个电磁铁交替吸引摆片，控制仿生尾鳍摆动，仿生尾鳍摆动幅度可控，灵活性较高；一级摆尾和二级摆尾的摆动相互叠加，模仿鲹科鱼类尾鳍的柔软性，具有更高的推进效率。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种电磁驱动的尾鳍推进装置，包括安装架、可绕自身轴心线方向摆动的设于所述安装架上的摆动轴、连接在所述摆动轴上的摆片、连接在所述摆片上的一级摆尾、一端可绕第一轴心线摆动的连接在所述一级摆尾上的二级摆尾、两个设于所述安装架上的且对称的设于所述摆片两侧的电磁铁；两个所述电磁铁，用于分别通入方波信号相差一个周期的周期性电流，以交替具有用于吸引所述摆片的磁力；所述摆动轴的轴心线与所述第一轴心线相互平行。优选地，所述安装架包括第一安装板、两片设于所述第一安装板上的且对称的设于所述摆片两侧的第二安装板、设于所述第一安装板上的且位于两片所述第二安装板之间的用于安装所述摆动轴的轴承机构。更优选地，两个所述电磁铁一一对应的设于两片所述第二安装板相对的两侧。更优选地，所述轴承机构包括轴承座、过盈配合的嵌设于所述轴承座中的轴承，所述轴承过盈配合的套设于所述摆动轴上。更进一步优选地，所述轴承座和所述轴承均有两个，对称的设于所述摆动轴的上下两端。更进一步优选地，所述安装架、所述轴承座均由不锈钢材料制成；所述轴承由铜材料制成；所述摆动轴、所述摆片均由Q235钢材料制成。优选地，所述一级摆尾呈L形，L形的所述一级摆尾的竖边固定连接在所述摆片上，L形的所述一级摆尾的横边尾端设有具有开口的套筒、设于所述开口两侧用于限制所述第二摆尾摆动角度的限位板；所述二级摆尾呈金鱼尾形，金鱼尾形的所述二级摆尾的一侧设有用于穿设于所述套筒中的转轴。优选地，所述一级摆尾的厚度整体相同，所述二级摆尾的厚度整体相同，所述一级摆尾的厚度为所述二级摆尾的厚度的1.5倍。更优选地，所述一级摆尾、所述二级摆尾的边缘均具有直径与其自身厚度相同的圆角。优选地，两个所述电磁铁用于相互配合的限制所述摆片的摆动角度。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术一种电磁驱动的尾鳍推进装置，两个电磁铁分别通入方波信号相差一个周期的周期性电流，用以交替吸引摆片，从而控制仿生尾鳍摆动，仿生尾鳍摆动幅度可控，灵活性较高；一级摆尾和二级摆尾的摆动相互叠加，模仿鲹科鱼类尾鳍的柔软性，具有更高的推进效率。附图说明附图1为本专利技术装置的结构示意图；附图2为安装架的爆炸图；附图3为一级摆尾的结构示意图；附图4为二级摆尾的结构示意图；附图5为一级摆尾摆动角度示意图；附图6为二级摆尾摆动角度示意图。其中：1、安装架；11、第一安装板；12、第二安装板；13、轴承座；14、轴承；2、摆动轴；3、摆片；4、一级摆尾；41、套筒；42、限位板；5、二级摆尾；51、转轴；6、电磁铁。具体实施方式下面结合附图来对本专利技术的技术方案作进一步的阐述。参见图1-6所示，上述一种电磁驱动的尾鳍推进装置，包括安装架1、可绕自身轴心线方向摆动的设于安装架1上的摆动轴2、连接在摆动轴2上的摆片3、连接在摆片3上的一级摆尾4、一端可绕第一轴心线摆动的连接在一级摆尾4上的二级摆尾5、两个设于安装架1上的且对称的设于摆片3两侧的电磁铁6。两个电磁铁6用于分别通入方波信号相差一个周期的周期性电流，以交替具有用于吸引摆片3的磁力；摆动轴2的轴心线与第一轴心线相互平行，且均沿竖直方向延伸。通过电磁铁6将电力转换为磁力，磁力驱动摆片3往复摆动，最终实现电能向机械能的转化，摆片3摆动角度为α。摆片3与仿生尾鳍中的一级摆尾4相连，使一级摆尾4也拥有同样的摆动角度。一级摆尾4与二级摆尾5相连，二级摆尾5在一级摆尾4以及水下阻力的双重作用下进行稍滞后于一级摆尾4的往复摆动，相对于一级摆尾4其摆动角度为β。两摆动相互叠加，最终实现尾鳍摆动的状态。对于真实的依靠尾鳍游动的鲹科鱼类，其尾鳍摆动具有一定的柔软性，在克服水下阻力同时利用水下阻力辅助摆动。一级摆尾4和二级摆尾5的摆动相互叠加，模仿鲹科鱼类尾鳍的柔软性，具有更高的推进效率。本专利技术相对于依靠齿轮组以及曲柄连杆机构实现摆动状态的仿生鱼尾推进装置，其简单的能量转换以及两级鱼尾的设置可以带来更高的推进效率。上述安装架1包括第一安装板11、两片设于第一安装板11上的且对称的设于摆片3摆动方向两侧的第二安装板12、设于第一安装板11上的且位于两片第二安装板12之间的用于安装摆动轴2的轴承机构。在本实施例中，两个电磁铁6一一对应的设于两片第二安装板12相对的两侧；轴承机构包括轴承座13、过盈配合的嵌设于轴承座13中的轴承14，轴承14过盈配合的套设于摆动轴2上；轴承座13和轴承14均有两个，对称的设于摆动轴2的上下两端，两个轴承14分别与摆动轴2两端的距离相同，该距离可以根据实际需要进行调整。在本实施例中，第一安装板11上预留梯形开孔，用于第一安装板11通过螺丝螺帽组合与其他结构相连；第一安装板11上预留长开孔，用于第一安装板11与轴承座13通过螺丝螺帽组合安装；第二安装板12上预留开孔，用于第二安装板12与电磁铁6通过螺丝螺帽组合安装。在本实施例中，安装架1、轴承座13均由不锈钢材料制成；轴承14由铜材料制成；以保证三者不受通电电磁铁6的磁化影响；摆动轴2、摆片3均由Q235钢材料制成。在本实施例中，摆动轴2与摆片3一体成型。两个电磁铁6用于相互配合的限制摆片3的摆动角度为α，显然，摆片3的两端均穿出两个电磁铁6之间的间隔。利用输入方波信号的电子开关产生的周期性电流使两个电磁铁6周期性的产生磁力与消去磁力，就可以实现摆片3的往复摆动且摆动角度为α，其中输入每个电磁铁6的方波信号在波形上一致但相差一个相位，且均为波形高段接通电路波形低段断开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁驱动的尾鳍推进装置，其特征在于：包括安装架、可绕自身轴心线方向摆动的设于所述安装架上的摆动轴、连接在所述摆动轴上的摆片、连接在所述摆片上的一级摆尾、一端可绕第一轴心线摆动的连接在所述一级摆尾上的二级摆尾、两个设于所述安装架上的且对称的设于所述摆片两侧的电磁铁；两个所述电磁铁，用于分别通入方波信号相差一个周期的周期性电流，以交替具有用于吸引所述摆片的磁力；所述摆动轴的轴心线与所述第一轴心线相互平行。

【技术特征摘要】
1.一种电磁驱动的尾鳍推进装置，其特征在于：包括安装架、可绕自身轴心线方向摆动的设于所述安装架上的摆动轴、连接在所述摆动轴上的摆片、连接在所述摆片上的一级摆尾、一端可绕第一轴心线摆动的连接在所述一级摆尾上的二级摆尾、两个设于所述安装架上的且对称的设于所述摆片两侧的电磁铁；两个所述电磁铁，用于分别通入方波信号相差一个周期的周期性电流，以交替具有用于吸引所述摆片的磁力；所述摆动轴的轴心线与所述第一轴心线相互平行。2.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的尾鳍推进装置，其特征在于：所述安装架包括第一安装板、两片设于所述第一安装板上的且对称的设于所述摆片两侧的第二安装板、设于所述第一安装板上的且位于两片所述第二安装板之间的用于安装所述摆动轴的轴承机构。3.根据权利要求2所述的一种电磁驱动的尾鳍推进装置，其特征在于：两个所述电磁铁一一对应的设于两片所述第二安装板相对的两侧。4.根据权利要求2所述的一种电磁驱动的尾鳍推进装置，其特征在于：所述轴承机构包括轴承座、过盈配合的嵌设于所述轴承座中的轴承，所述轴承过盈配合的套设于所述摆动轴上。5.根据权利要求4所述的一种电磁驱动的尾鳍推进装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐俊，闫一天，
申请(专利权)人：苏州静声泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32