一种电磁摆动驱动结构制造技术

本发明专利技术提供一种电磁摆动驱动结构，包括本体，以及至少一个与所述本体配合致动的摆动件，所述本体包括壳体，所述壳体包括至少一个封闭腔体和至少一个半开放腔体，所述封闭腔体内部包括电磁驱动装置，所述电磁驱动装置包括至少一个电磁线圈以及设置于所述电磁线圈内部的可磁化材料，所述摆动件包括可响应于所述电磁线圈致动的磁感应部，所述磁感应部在半开放腔体中与所述壳体活动连接。驱动结构可小型化、重量轻、功耗低，加工制造难度低，成本低廉等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁摆动驱动结构
本专利技术涉及电磁驱动领域，具体涉及一种用于仿生机器人的电磁摆动驱动装置。
技术介绍
鱼类、鸟类、昆虫经过上亿年的自然选择形成了一些具有独特形态和运动方式。针对模仿鱼类鳍的摆动驱动，目前越来越多的水下仿生机器人放弃了传统的螺旋桨推进方式，而采用模仿鱼类高性能的波动推进的游动方式来产生推进力。鱼类在大自然中历经了至少5亿年的进化，形成独特的水下游动模式，具有运动效率高、机动性能高和噪声小的特点。所以，模仿鱼类的游动方式不但能提高水下机器人的航行效率和机动性能，更为水下机器人的发展和应用提高了新的思路和方向。针对鸟类以及昆虫的飞行控制，已经形成了扑翼飞行器的分支。美国麻省理工学院的第一条机器鱼“Robotuna”和后来的“RoboPike”，美国Draper实验室的采用涡控制实现推进的自主水下机器人“VCUUV”，日本运输省船舶技术研究所的系列机器鱼，日本名古屋大学采用形状记忆合金推进的微型波动式水下机器人以及英国Essex大学开发的各种机器鱼。为了实现防水密封，机器鱼大多采用整体密封方式，即以防水蒙皮包裹柔性尾部，并用密封胶粘接在刚性头部上的方式。整体密封方式可在一定程度上实现机器鱼的防水密封，但是具有密封性能差，游动效率低，上升下潜困难等缺点，严重地限制了机器鱼推进性能的提高。另外，以往的机器鱼都采用单一的尾鳍实现推进和转弯，然而自然界中的鱼类除了尾鳍，还具有胸鳍，背鳍，臀鳍，腹鳍等，它们在鱼类的推进，转弯，维持平衡，上升下潜，减速制动等方面起着重要的作用，研究各类鱼鳍的结构和功能，并采用人工的手段模拟复现鱼鳍的运动将大幅提高机器鱼的游动性能。以上两个方面是机器鱼投入实际应用的关键技术难题，灵活可靠的防水密封方式以及运动自如的仿鱼鳍机构在仿生机器鱼领域仍是空白，有待开发。在扑翼飞行器领域，扑动机构的运动通常采用齿轮摇臂实现扑动。在专利库中，如CN103950525A、CN102267552A、CN108163168A等，公开了一些基于电磁致动的仿生驱动结构。这些驱动结构的摆动部件穿设于电磁驱动结构的内部，导致驱动结构需要做复杂的防水处理，制造加工难度大，制造成本高昂，也限制了仿生机器人的推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供用于水中的电磁仿生摆动驱动装置，并简化制造难度与制造成本、操作灵活、运行方便，可以广泛地应用于各类仿生机器人的摆动驱动装置上。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案为：一种电磁摆动驱动结构，包括本体，以及至少一个与所述本体配合致动的摆动件，所述本体包括壳体，其特征在于，所述壳体包括至少一个封闭腔体和至少一个半开放腔体，所述封闭腔体内部包括电磁驱动装置，所述电磁驱动装置包括至少一个电磁线圈以及设置于所述电磁线圈内部的可磁化材料，所述摆动件包括可响应于所述电磁线圈致动的磁感应部，所述磁感应部在半开放腔体中与所述壳体活动连接。可选地，所述摆动件还包括支撑部、摆动本体，所述支撑部用于连接所述磁感应部与所述摆动本体，支撑部两端延伸形成所述转轴，所述摆动本体可拆卸地连接于所述支撑部上。可选地，所述电磁驱动装置涉电单元全部位于所述封闭腔体内部，封闭腔体内部无从封闭腔体外部伸入的运动部件。可选地，所述磁感应部包括一个或多个电磁线圈和/或永磁体。作为优选，磁感应部包括一个圆柱形径向磁铁。可选地，所述圆柱形径向磁铁为一侧具有定位缺口的中空圆柱形结构，所述支撑部通过与所述缺口配合的形状与所述磁感应部固定连接，缺口方向与南北极性分割线垂直。可选地，所述电磁驱动装置的电磁线圈数量为偶数个，相对于所述摆动件呈对称布局。可选地，所述电磁驱动装置包括控制系统、电池、电池充电模块、信号接收模块，所述电磁驱动装置还包括检测所述摆动件摆动角度的传感器，所述控制系统通过所述传感器的信号实现摆动件的反馈控制。可选地，所述电磁线圈通过所述控制系统控制电流的脉冲宽度调整（PWM）控制实现直行、左转、右转、加速、减速、上升、下降的摆动驱动控制。一种仿生机器人，包括主机体，所述主机体包括至少一个电磁摆动驱动装置，其特征在于，所述摆动驱动装置为上述任一一项的电磁摆动驱动结构。有益效果：本专利技术的驱动结构具有以下有益效果：1、相对于电机驱动，本专利技术采用电磁驱动具有驱动结构可小型化、重量轻、功耗低，加工制造难度低，成本低廉等优点；2、相对于接触式的电磁驱动结构，本专利技术创新性地将摆动件与电磁驱动结构在机械连接关系上实现了隔离，摆动件无需穿设于电磁驱动装置内部，这样整个电磁驱动部件的可以安置于一个整体的密闭结构内，无需针对摆动件的驱动部分进行防水处理，进一步降低了生产加工的难度，降低了成本，更容易制造推广。由于本专利技术的电磁驱动结构仅需要一个整体的防水结构将电磁驱动部纳入其中，摆动件的连接不会穿设防水结构，防水的可靠性高，不用管担心活动部件导致防水结构失效的问题；3、摆动件的致动部可以采用标准化模块生产加工，通过将不同的摆动件本体与标准化的致动部连接，即可快速获得不同的摆动件，由于本专利技术的摆动件与驱动本体的连接方式是可以快速拆卸和连接的，通过不同的摆动件替换，可以快速实现仿生结构的变形和变种；4、通过摆动的定位缺口配合轴向磁铁充磁的方向设定，实现磁性装配的防呆，简化了装配的失误。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种电磁摆动驱动结构的三维内部示意图。图2为本专利技术实施例提供的一种电磁摆动驱动结构的电磁元件三维示意图。图3为本专利技术另一种实施例提供的一种电磁摆动驱动结构三维示意图。图4为本专利技术另一种实施例提供的一种电磁摆动驱动结构装配结构三维示意图。图5为本专利技术另一种实施例提供的一种电磁摆动驱动结构剖面示意图。图6为本专利技术另一种实施例提供的一种电磁摆动驱动结构摆动件剖面示意图。附图标记：1-壳体，2-封闭腔体，3-半开放腔体，4-摆动件，5-电磁线圈，6-磁感应部，7-转轴，8-支撑部，9-铁芯。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁摆动驱动结构，包括本体，以及至少一个与所述本体配合致动的摆动件，所述本体包括壳体，其特征在于，所述壳体包括至少一个封闭腔体和至少一个半开放腔体，所述封闭腔体内部包括电磁驱动装置，所述电磁驱动装置包括至少一个电磁线圈以及设置于所述电磁线圈内部的可磁化材料，所述摆动件包括可响应于所述电磁线圈致动的磁感应部，所述磁感应部在半开放腔体中与所述壳体活动连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁摆动驱动结构，包括本体，以及至少一个与所述本体配合致动的摆动件，所述本体包括壳体，其特征在于，所述壳体包括至少一个封闭腔体和至少一个半开放腔体，所述封闭腔体内部包括电磁驱动装置，所述电磁驱动装置包括至少一个电磁线圈以及设置于所述电磁线圈内部的可磁化材料，所述摆动件包括可响应于所述电磁线圈致动的磁感应部，所述磁感应部在半开放腔体中与所述壳体活动连接。


2.根据权利要求1所述的电磁摆动驱动结构，其特征在于，所述摆动件还包括支撑部、摆动本体，所述支撑部用于连接所述磁感应部与所述摆动本体，支撑部两端延伸形成所述转轴，所述摆动本体可拆卸地连接于所述支撑部上。


3.根据权利要求2所述的电磁摆动驱动结构，其特征在于，所述电磁驱动装置涉电单元全部位于所述封闭腔体内部，封闭腔体内部无从封闭腔体外部伸入的运动部件。


4.根据权利要求1-3任一所述的电磁摆动驱动结构，其特征在于，所述磁感应部包括一个或多个电磁线圈和/或永磁体。


5.根据权利要求1-3任一所述的电磁摆动驱动结构，其特征在于，所述磁感应部包括一个圆柱形径向磁铁。
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡林江，熊飞，马泽利，蔡岸，张湖川，王艳，曹云，
申请(专利权)人：诺非北京技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11