一种仿生水母的推进机构及仿生水母机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生水母的推进机构及仿生水母机器人，驱动机构包括壳体，壳体的一端为呈半球形的头部，另一端为尾部；壳体外侧的中部铰接有第一摆臂，第一摆臂的另一端朝向壳体的尾部倾斜设置，并铰接有第二摆臂，第一摆臂和第二摆臂之间还设置有第一限位机构；壳体的外侧具有沿径向延伸设置的支撑柱，支撑柱与第一摆臂一一对应设置，支撑柱的端部可转动地设置有第一导向轮；壳体内设置有缠绕拉绳的线轮和用于驱动线轮转动的舵机，线轮上的拉绳穿过壳体并绕过第一导向轮连接至第一摆臂；第一摆臂和壳体之间还连接有用于收拢第一摆臂的弹性件。本发明专利技术的仿生水母的推进机构及仿生水母机器人均具有结构简单，运动灵活性好等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生水母的推进机构及仿生水母机器人


[0001]本专利技术涉及水下机器人
，特别的涉及一种仿生水母的推进机构及仿生水母机器人。

技术介绍

[0002]随着水下机器人技术的不断发展，水下机器人为海洋生物的研究带来了极大的便利，然而，传统的水下机器人主要采用螺旋桨进行驱动，高速运转的螺旋桨的搅动会对水下生物造成惊扰，影响对水下生物的观测和研究，另外，旋转的螺旋桨还会对水下生物造成物理伤害。
[0003]仿生水母机器人是模拟水母运动方式的仿生机器人，水母是一种无脊椎动物，它的运动主要是依靠径向分布的肌肉纤维收缩和伸长，进而带动柔性外壳的收缩和舒展，水流在壳体内腔的作用下运动，从而驱动了水母前行。水母的柔性外壳不是单纯的径向收缩，其外壳还会根据所需要前行的方向，力度大小调整其形态。调整形态后水母再通过收缩肌肉喷水时，就可以调整其运动前行的方向。
[0004]中国专利文献公开了一种仿生水母机器人，申请公布号为CN114408142A，采用步进电机驱动上移动连接板和下移动连接板的上下移动，分别带动外上推杆和外下推杆来实现泳板的打开和收缩。但该结构中，泳板的长度不变，在打开过程中，随着打开的角度越大，其在前进方向上的投影面积也越大，产生较大的前进阻力，影响水母的行进速度。
[0005]中国专利文献还公开了一种仿生水母机器人，申请公布号为CN112810785A，其采用三节相互交接的骨架A、骨架B和骨架C来模拟水母收缩和张开的动作，通过穿设在骨架A、骨架B和骨架C内的齿轮实现骨架A、骨架B和骨架C的收缩和张开，但该结构的齿轮需要通过贯穿骨架的转轴进行连接，一方面增加了结构的复杂度，另一方面也需要增加骨架的尺寸，影响运动的灵活性。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，运动灵活性好，前进阻力较小的仿生水母的推进机构及仿生水母机器人。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种仿生水母的推进机构，其特征在于，包括整体呈圆筒状的壳体，所述壳体的一端为呈半球形的头部，另一端为尾部；所述壳体外侧的中部铰接有可沿所述壳体的径向转动的第一摆臂，所述第一摆臂的另一端朝向所述壳体的尾部倾斜设置，并铰接有可沿所述壳体的径向朝内转动的第二摆臂，所述第一摆臂和第二摆臂之间还设置有第一限位机构，使所述第一摆臂和第二摆臂之间的夹角小于或等于180
°
；所述壳体的外侧具有沿径向延伸设置的支撑柱，所述支撑柱与所述第一摆臂一一对应设置，并位于对应的所述第一摆臂朝向所述壳体头部的一侧，所述支撑柱的端部可转动地设置有第一导向轮；所述壳体内设置有缠绕拉绳的线轮和用于驱动所述线轮转动的舵机，所述线轮上的拉绳穿过所述壳体并绕
过所述第一导向轮连接至所述第一摆臂，使所述拉绳可沿所述壳体的径向向外拉开所述第一摆臂；所述第一摆臂和所述壳体之间还连接有用于收拢所述第一摆臂的弹性件。
[0008]采用上述结构，当舵机驱动线轮收卷拉绳时，在第一导向轮的作用下，拉绳作用在第一摆臂上的拉力朝向第一导向轮，由于第一导向轮安装在沿壳体径向延伸的支撑柱端部，即第一导向轮位于第一摆臂的外侧，第一摆臂在朝外的拉力作用下张开。此时，第二摆臂在惯性和水的阻力作用下，相对第一摆臂朝向中部转动，从而减小在行进方向上的投影面积，让仿生水母机器人能够更好地行进。当舵机驱动线轮反转放绳时，第一摆臂在弹性件的拉力作用下朝向壳体方向收拢，此时，第二摆臂在惯性和内侧水阻的作用下，相对第一摆臂朝外转动，最终在第一限位机构的作用下完全展开，与第一摆臂一同朝向壳体方向收拢，形成更大的排水面积，增大排水体积，提高行进速度。上述结构通过拉绳作为驱动件，并利用水阻作用实现第二摆臂的收拢和打开，大大简化了结构。
[0009]进一步的，所述第一摆臂和第二摆臂之间还设置有第二限位机构，使所述第一摆臂和第二摆臂之间的最小夹角大于90
°
。
[0010]这样，当第一摆臂在拉绳的拉力下完全打开，并在弹性件的作用下收缩过程中，第二摆臂内侧的水阻始终作用在第一摆臂和第二摆臂之间的区域，以保证第二摆臂能够在水阻的作用下相对第一摆臂向外转动打开。
[0011]进一步的，所述第一摆臂上具有沿转动方向贯穿设置的槽，且槽内可转动地安装有第二导向轮，所述第二导向轮靠近所述第二摆臂；所述第二摆臂朝向所述壳体的一侧具有垂直设置的立柱，所述拉绳绕过所述第二导向轮并连接至所述立柱的端部。
[0012]当舵机驱动线轮收卷拉绳时，拉绳通过第二导向轮向立柱施加拉力，此时，第二摆臂在拉绳的拉力作用下主动向内转动收缩，待第二摆臂收缩到第二限位机构后，第二摆臂无法继续转动后同第一摆臂一起在拉力作用下张开。上述结构通过拉绳主动收缩第二摆臂，使得第一摆臂打开时的展开面积更小，有利于降低阻力，改善行进速度。而当舵机驱动线轮反转放绳时，第一摆臂和第二摆臂均失去拉绳的拉力，第一摆臂在弹性件的作用下收拢，第二摆臂在惯性和水阻作用下相对第一摆臂向外转动，最后形成更大的排水面积，提高行进速度。
[0013]进一步的，所述第一摆臂和第二摆臂之间的转轴上设置有使所述第二摆臂相对第一摆臂向外转动的扭簧。
[0014]这样，通过扭簧可以确保在第一摆臂和第二摆臂收拢排水的过程中第二摆臂完全展开。
[0015]进一步的，所述第一限位机构为所述第一摆臂沿长度方向延伸而成的第一挡块，所述第一挡块位于所述第二摆臂背离所述壳体的一侧；所述第二限位机构为所述第一摆臂沿垂直方向突出形成的第二挡块，所述第二挡块位于所述第一摆臂朝向所述壳体的一侧。
[0016]进一步的，所述壳体内具有垂直于轴线设置的第一安装板，所述线轮通过可转动的线轮转轴安装在所述第一安装板上，所述舵机与所述线轮转轴传动连接。
[0017]进一步的，所述第一安装板上通过同轴设置的转轴安装有中心齿轮，所述线轮转轴上具有与所述中心齿轮相啮合的齿轮，所述舵机与所述中心齿轮的转轴同轴相连。
[0018]这样，利用中心齿轮就可以通过一个舵机驱动多个线轮同步转动，实现仿生水母机器人的直线行进。
[0019]一种仿生水母机器人，其特征在于，包括如上所述的仿生水母的推进机构。
[0020]综上所述，本专利技术的仿生水母的推进机构及仿生水母机器人均具有结构简单，运动灵活性好，前进阻力较小等优点。
附图说明
[0021]图1为仿生水母机器人的整体结构示意图。
[0022]图2为图1的剖视结构示意图。
[0023]图3为第二导向轮的另一种实施方式示意图。
[0024]图4为图1中线轮出线部分的结构示意图。
[0025]图5为图1中连接组件部分的结构示意图。
实施方式
[0026]下面结合一种采用本专利技术结构的仿生水母机器人对本专利技术作进一步的详细说明。
[0027]具体实施时：如图1和图2所示，一种仿生水母机器人，包括整体呈圆筒状的壳体11，所述壳体11的一端为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生水母的推进机构，其特征在于，包括整体呈圆筒状的壳体（11），所述壳体（11）的一端为呈半球形的头部，另一端为尾部；所述壳体（11）外侧的中部铰接有可沿所述壳体（11）的径向转动的第一摆臂（12），所述第一摆臂（12）的另一端朝向所述壳体（11）的尾部倾斜设置，并铰接有可沿所述壳体（11）的径向朝内转动的第二摆臂（13），所述第一摆臂（12）和第二摆臂（13）之间还设置有第一限位机构，使所述第一摆臂（12）和第二摆臂（13）之间的夹角小于或等于180
°
；所述壳体（11）的外侧具有沿径向延伸设置的支撑柱，所述支撑柱与所述第一摆臂（12）一一对应设置，并位于对应的所述第一摆臂（12）朝向所述壳体（11）头部的一侧，所述支撑柱的端部可转动地设置有第一导向轮（14）；所述壳体（11）内设置有缠绕拉绳的线轮和用于驱动所述线轮转动的舵机（15），所述线轮上的拉绳穿过所述壳体（11）并绕过所述第一导向轮（14）连接至所述第一摆臂（12），使所述拉绳可沿所述壳体（11）的径向向外拉开所述第一摆臂（12）；所述第一摆臂（12）和所述壳体（11）之间还连接有用于收拢所述第一摆臂（12）的弹性件（16）。2.如权利要求1所述的仿生水母的推进机构，其特征在于，所述第一摆臂（12）和第二摆臂（13）之间还设置有第二限位机构，使所述第一摆臂（12）和第二摆臂（13）之间的最小夹角大于90
°
。3.如权利要求2所述的仿生水母的推进...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹍，丁军，陈治宇，路世青，王路生，黄霞，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：