一种仿生鱼柔性翼的驱动机构及其驱动方法技术

本发明专利技术涉及一种仿生鱼柔性翼的驱动机构及其驱动方法，包括底座，底座上前后间隔安装有轴座，轴座上共同转动安装有转轴，转轴上沿着长度方向间隔安装有多个转盘，单个转盘侧面垂直安装有挡柱；底座上安装有与转盘一一对应的多组联动机构；单组联动机构的结构为：包括竖直安装于底座顶面的支座，位于转盘左右两侧的支座上均竖向滑动安装有滑块，滑块由转动中转盘上的挡柱拨动而相对于支座向上或向下移动；滑块外侧面侧向安装有翼杆；从而能够由转轴的转动，经转动的转盘带动联动机构中两侧滑块上下移动，开展翼杆在竖直面内的直线移动，极大的助力于实现柔性翼产生有规则的波动运动。动。动。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生鱼柔性翼的驱动机构及其驱动方法


[0001]本专利技术涉及水下航行器
，尤其是一种仿生鱼柔性翼的驱动机构及其驱动方法。

技术介绍

[0002]在复杂多变的深远海环境中，续航力和隐蔽性仍然是制约无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicles,UUV)作战能力的瓶颈，同时也是水下无人装备发展的关键。
[0003]经历上亿年的自然选择，自然界中的生物已经进化出了多样的外形和各具特色的运动能力，其中空中飞行的鸟类和水中游动的鱼类更是其中的佼佼者，它们的高推进效率、高机动性、完善的流体性能、低噪声、好的隐身性等，均是现有UUV所无法比拟的，这也为水下无人装备的研发提供了新的思路。
[0004]鉴于此，本文拟师法高度进化的自然界生物出色的运动能力，提出基于柔性振荡翼推进运动方式的仿生UUV概念设想，以解决制约我国现有UUV续航力小、隐蔽性差的关键基础性问题。仿生推进附体的引入使得水翼能够采用如鱼鳍摆动的仿生推进方式，这种推进方式不仅具有较高的推进效率，同时还避免了类似机器鱼的机体变形引起的搭载困难的弱点，对于有效提升我国海军深远海水下探测侦查作战能力具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的仿生鱼柔性翼的驱动机构及其驱动方法，从而极大的助力于实现柔性翼产生有规则的波动运动，如鱼鳍摆动进行仿生推进，实现游动的高机动性能。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种仿生鱼柔性翼的驱动机构，包括底座，底座上前后间隔安装有轴座，轴座上共同转动安装有转轴，转轴上沿着长度方向间隔安装有多个转盘，单个转盘侧面垂直安装有挡柱；所述底座上安装有与转盘一一对应的多组联动机构；
[0008]单组联动机构的结构为：包括竖直安装于底座顶面的支座，位于转盘左右两侧的支座上均竖向滑动安装有滑块，滑块由转动中转盘上的挡柱拨动而相对于支座向上或向下移动；所述滑块外侧面侧向安装有翼杆。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进：
[0010]两个滑块位于支座的同一侧面上，两个滑块相向侧面上分别配装有挡块；所述转盘侧面安装有两个挡柱，两个挡柱位于转盘同一直径方向的两端；转动中转盘上的两个挡柱分别施力于两个挡块，驱使两个滑块一上一下移动。
[0011]相邻转盘之间的间隔距离相等，相邻转盘上由两个挡柱所在直径方向构成的夹角θ相等，为：
[0012][0013]其中，H为翼杆随滑块上下移动振幅的一半；R为两个挡柱所在圆的半径；n为转盘的数量。
[0014]若转轴总长为L，相邻转盘之间的间隔距离为B，则转轴上转盘的数量n为：
[0015][0016]还包括拨叉，拨叉经由销轴转动安装于支座侧面上，拨叉两端活动配装于两个滑块上，由拨叉的衔接带动两个滑块一上一下联动。
[0017]位于销轴两侧的拨叉上均开设有长槽，滑块上均安装有滑动销，滑动销嵌装于对应长槽中并沿长槽滑动。
[0018]前后贯穿支座开设有容纳转盘的孔，转盘位于支座同一竖直平面内，拨叉位于转盘下方，拨叉两端分别获得安装于对应滑块的下部。
[0019]所述拨叉包括条形本体，条形本体中部经通孔配装销轴与支座转动安装，条形本体中部朝向转盘延伸有中杆，转盘上的挡柱经中杆推动拨叉相对于支座摆动；所述中杆相对于条形本体向着挡柱施力方向倾斜。
[0020]所述中杆相对于与条形本体垂直的中分位置倾斜6
°‑
10
°
；转动中转盘上的挡柱依次施力于滑块上的挡块和拨叉上的中杆，推动滑块相对于支座完成包括一上、一下在内的一个行程。
[0021]一种所述的仿生鱼柔性翼的驱动机构的驱动方法，包括如下步骤：
[0022]转轴由外部电机驱动以自身轴向为圆心转动，转轴带动各个转盘同步转动；
[0023]对于单个转动的转盘而言，转盘侧面上的挡柱分别沿着转动方向施力于两侧滑块上的挡块，使得左右两侧滑块分别一上一下相对于支座移动，滑块外侧面对应翼杆随滑块在竖直面内移动，衔接于两个滑块之间的拨叉被动相对于支座转动；随着转盘的转动，挡柱脱离挡块后，挡柱沿着转动方向施力于拨叉的中杆上，推动拨叉相对于支座摆动，由拨叉带动两端滑块分别反向相对于支座移动；
[0024]随着转盘的持续转动，转盘上的挡柱重复依次施力于滑块的挡块、拨叉的中杆上，驱动支座上两个滑块上下相反方向的往复移动，实现翼杆的上下往复摆动；
[0025]相邻转盘上挡柱与滑块的挡块、拨叉的中杆推动作用存在时间差，形成相邻联动机构上翼杆上下移动的相位差。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，能够由转轴的转动，经转动的转盘带动联动机构中两侧滑块上下移动，开展翼杆在竖直面内的直线移动，多个转盘的同时转动，极大地助力于实现柔性翼产生有规则的波动运动，能够如鱼鳍摆动进行仿生推进，实现游动的高机动性能；
[0028]本专利技术还包括如下优点：
[0029]左右滑块分别带动翼杆上下移动，使得翼杆呈现周期性的上下运动；在一个运动周期中，由转动中转盘上的挡柱依次施力于滑块上的挡块和拨叉上的中杆，完成包括一上、一下在内的一个行程周期；通过转盘的连续转动，实现翼杆连续地周期性上下运动；
[0030]通过调整相邻转盘上两个挡柱所在直径方向之间的夹角，即相位角，实现翼杆周期性上下运动中振幅的调整；
[0031]本专利技术中的驱动机构，推进效率可达87％，明显高于同尺寸四叶螺旋桨78％的推进效率。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的结构示意图。
[0033]图2为本专利技术联动机构的结构示意图。
[0034]图3为本专利技术联动机构在另一行程状态下的示意图。
[0035]图4为本专利技术拨叉的结构示意图。
[0036]其中：1、底座；2、轴座；3、转轴；4、转盘；5、挡柱；6、联动机构；7、翼杆；
[0037]61、支座；62、导轨；63、挡块；64、滑块；65、拨叉；66、销轴；67、滑动销；
[0038]651、条形本体；652、长槽；653、通孔；654、中杆。
具体实施方式
[0039]下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。
[0040]如图1和图2所示，本实施例的仿生鱼柔性翼的驱动机构，包括底座1，底座1上前后间隔安装有轴座2，轴座2上共同转动安装有转轴3，转轴3上沿着长度方向间隔安装有多个转盘4，单个转盘4侧面垂直安装有挡柱5；底座1上安装有与转盘4一一对应的多组联动机构6，从而由转轴3的转动，经各个转盘4的同时转动带动多组联动机构6同时动作；
[0041]单组联动机构6的结构为：包括竖直安装于底座1顶面的支座61，位于转盘4左右两侧的支座61上均竖向滑动安装有滑块64，滑块64由转动中转盘4上的挡柱5拨动而相对于支座61向上或向下移动；滑块64外侧面侧向安装有翼杆7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生鱼柔性翼的驱动机构，其特征在于：包括底座(1)，底座(1)上前后间隔安装有轴座(2)，轴座(2)上共同转动安装有转轴(3)，转轴(3)上沿着长度方向间隔安装有多个转盘(4)，单个转盘(4)侧面垂直安装有挡柱(5)；所述底座(1)上安装有与转盘(4)一一对应的多组联动机构(6)；单组联动机构(6)的结构为：包括竖直安装于底座(1)顶面的支座(61)，位于转盘(4)左右两侧的支座(61)上均竖向滑动安装有滑块(64)，滑块(64)由转动中转盘(4)上的挡柱(5)拨动而相对于支座(61)向上或向下移动；所述滑块(64)外侧面侧向安装有翼杆(7)。2.如权利要求1所述的一种仿生鱼柔性翼的驱动机构，其特征在于：两个滑块(64)位于支座(61)的同一侧面上，两个滑块(64)相向侧面上分别配装有挡块(63)；所述转盘(4)侧面安装有两个挡柱(5)，两个挡柱(5)位于转盘(4)同一直径方向的两端；转动中转盘(4)上的两个挡柱(5)分别施力于两个挡块(63)，驱使两个滑块(64)一上一下移动。3.如权利要求2所述的一种仿生鱼柔性翼的驱动机构，其特征在于：相邻转盘(4)之间的间隔距离相等，相邻转盘(4)上由两个挡柱(5)所在直径方向构成的夹角θ相等，为：其中，H为翼杆(7)随滑块(64)上下移动振幅的一半；R为两个挡柱(5)所在圆的半径；n为转盘(4)的数量。4.如权利要求3所述的一种仿生鱼柔性翼的驱动机构，其特征在于：若转轴(3)总长为L，相邻转盘(4)之间的间隔距离为B，则转轴(3)上转盘(4)的数量n为：5.如权利要求2所述的一种仿生鱼柔性翼的驱动机构，其特征在于：还包括拨叉(65)，拨叉(65)经由销轴(66)转动安装于支座(61)侧面上，拨叉(65)两端活动配装于两个滑块(64)上，由拨叉(65)的衔接带动两个滑块(64)一上一下联动。6.如权利要求5所述的一种仿生鱼柔性翼的驱动机构，其特征在于：位于销轴(66)两侧的拨叉(65)上均开设有长槽(652)，滑块(64)上均安装有滑动销(67)，滑动销(67)嵌装于对应长槽(652)中并沿长槽(652)滑动。7.如权利要求5所述的一种仿生鱼柔性翼的驱动机构，其特征在于：前后贯穿支座(61)开设有容纳转盘(4)的孔，转盘(4)位于支座(61)同一竖直平...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤新元，李永成，张明辉，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：