多关节式主动变形仿生鱼鳍制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多关节式主动变形仿生鱼鳍,包括仿生连接板、一组鳍关节和驱动装置，鳍关节通过驱动关节安装在一个转轴上，转轴安装于仿生连接板，鳍关节包括至少三个，每个鳍关节之间通过柔性连接件相连，鳍关节中的一个在驱动装置的带动下往复转动，通过把鱼鳍拆分为多个独立的关节，通过连接件相连，在保证鱼鳍整体性的同时，还能满足鱼鳍的弯折、扭转、摆动的运动要求，降低了仿生鱼鳍对材料性能的要求，降低成本，提升生产效率。提升生产效率。提升生产效率。

【技术实现步骤摘要】
多关节式主动变形仿生鱼鳍


[0001]本技术涉及水下仿生机器人


技术介绍

[0002]鱼类的游动方式具有高速、高效、灵活、底噪等特点，其游动和控制姿态的能力是目前任何采用传统操纵与推进系统的潜水器所无法比拟的。仿生鱼水下机器人的研究是重要的研究方向之一。鱼鳍是鱼的游泳器官，作为鱼体不可或缺的一部分，不仅助其本身快速游动，还可以起到一定的缓和作用，保证了鱼体游动的速度、平衡、转向等功能。
[0003]针对水下智能仿生领域中的仿生鱼鳍的研究发现，目前水下仿生鱼鳍多采用单关节厚鳍面回转运动或舵机牵拉卷曲鱼鳍，前者结构导致推进效率较低且仿生度较差，后者普通舵机扭矩小，结构复杂且对材料本身性能要求高。

技术实现思路

[0004]本技术所解决的技术问题是提供一种仿生度更高，摆脱了对高性能材料依赖的多关节式主动变形仿生鱼鳍。
[0005]本技术采用的技术方案是一种多关节式主动变形仿生鱼鳍,包括仿生连接板、一组鳍关节和驱动装置，鳍关节通过驱动关节安装在一个转轴上，转轴安装于仿生连接板，鳍关节包括至少三个，每个鳍关节之间通过柔性连接件相连，鳍关节中的一个在驱动装置的带动下往复转动。
[0006]柔性连接件结构如下，相邻两个鳍关节中的一个在边缘开设有滑槽，滑槽内设有一个滑块，滑块沿滑槽自由滑动，另一个鳍关节上设有一个销轴，位于相邻两个鳍关节上且位置对应的滑块和销轴通过一个连接杆相连，滑块与连接杆相铰接。滑块呈圆柱形，圆柱中心设有一道凹槽，凹槽卡在滑槽处。
[0007]相连的两个鳍关节之间设置有三个连接杆。
[0008]柔性连接件也可以采用弹簧，相邻两个鳍关节支架至少连接有两根弹簧。
[0009]驱动关节呈环形，套装在转轴上，鳍关节通过螺钉固定在驱动关节上。
[0010]转轴为由驱动装置驱动往复回转的主动轴，鳍关节中的一个为主动鳍关节，主动鳍关节的驱动关节和主动轴固定连接并同步旋转，其余鳍关节通过驱动关节套在主动轴上，并可沿主动轴自由回转。
[0011]主动鳍关节不是最边缘的鳍关节，一般位于中央，或者偏向外侧但不是最边缘的一个鳍关节。
[0012]本技术的有益效果，鱼鳍结构分为多个关节，每个关节之间形成相位差运动，降低了鱼鳍摆动、扭转、拉伸压缩变形对材料本身高性能的要求，具有更广泛的材料选择范围，可以更好的满足仿生鱼鳍的仿生学要求。把驱动关节拆分设计，通过在主动轴直接带动各驱动关节运动，拆分后的驱动关节的工艺性明显提升。采用自主设计的电机作为动力源，扭矩远大于普通舵机，满足大型鱼类的鱼鳍运动要求。
附图说明
[0013]图1为本技术结构示意图。
[0014]图2为图1柔性连接件结构示意图。
[0015]图中标记为：1
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仿形连接板，2
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驱动组件，3
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鳍关节一，4
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鳍关节二，5
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鳍关节三，6
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鳍关节四，7
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鳍关节五，81
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滑槽，82
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滑块，91
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销轴，10
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连接件一，11
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连接件二，12
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连接件三，14
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连接件四。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本技术作进一步说明。
[0017]本技术的多关节式主动变形仿生鱼鳍，如图1所示，包括仿生连接板、一组鳍关节和驱动装置，鳍关节通过驱动关节安装在一个主动轴上，主动轴安装于仿生连接板，仿形连接板与鱼体连接。
[0018]驱动组件包括主动轴、驱动关节，主要功能是为胸鳍主动变形提供动力传输，驱动电机正反转带动驱动组件中的主动轴正反转，主动轴带动驱动组件中的驱动关节正反转，驱动关节带动相对应的鳍关节实现一定幅度内的正反摆动，
[0019]鳍关节至少三个，每个鳍关节之间通过柔性连接件相连，是的各个鳍关节之间可以连续传递动力，并且动力传递保持一定的时间延迟，使得鳍关节连接为统一整体的同时，在各鳍关节正反摆动时鱼鳍会发生正反摆动、弹性弯折、主动扭曲波浪形弹性变形。
[0020]为了更近似于真实鱼鳍的空间动作状态，本技术的柔性连接件结构如图2所示，相邻两个鳍关节中的一个在边缘开设滑槽81，滑槽81内设有一个滑块82，滑块82卡在滑槽81中，并可以沿滑槽81自由滑动，另一个鳍关节上设有一个销轴91，对应的滑块82和销轴91通过一个连接杆相连，滑块82铰接在连接杆上，可以沿其轴线转动。滑块82呈圆柱形，圆柱中心设有一道凹槽，凹槽卡在滑槽81处。滑槽81和销轴91都位于鳍关节靠近侧边的位置，在有动力传递的情况下，还可以引起鳍关节发生一定程度的扭转。相连的两个鳍关节之间设置有三个连接杆，使鳍关节相邻的侧边区域都有连接，侧边均有受力，受力均衡鳍关节扭转幅度可控，动作稳定。
[0021]柔性连接件也可以采用弹簧，相邻两个鳍关节支架至少连接有两根弹簧，弹簧的刚度要选择合适，保证动力传递的有效性，同时也保持一定的时间延迟。
[0022]转轴为由驱动装置驱动往复回转的主动轴，驱动关节呈环形，套装在转轴上，鳍关节通过螺钉固定在驱动关节上。鳍关节中的一个为主动鳍关节，主动鳍关节的驱动关节和主动轴固定连接并同步旋转，其余鳍关节通过驱动关节套在主动轴上，并可沿主动轴自由回转。
[0023]主动鳍关节不是最边缘的鳍关节，一般位于中央，或者偏向外侧但不是最边缘的一个鳍关节。在图1中，鳍关节四6是主动鳍关节，仿形连接板1与驱动组件2固定连接在一起，鳍关节一3、鳍关节二4、鳍关节三5、鳍关节四6、鳍关节五7分别与对应的驱动关节相固定连接，驱动关节依次串联串在主动轴上，鳍关节一3、鳍关节二4、鳍关节三5、鳍关节四6、鳍关节五7间通过对应的连接件一10、连接件二11、连接件三12、连接件四13柔性连接，所述各连接件采用一端固定，另一端滑动且能绕鳍关节转动的平板类结构，驱动电机8通过联轴器9和驱动组件2中的主动轴相连接，驱动电机8和仿形连接板1固定在鱼体上，鱼体部分图1
中未画出。
[0024]本技术的总体结构简单，通过电机直接驱动主动轴带动各鳍关节往复摆动，减省运动传递机构，使得鱼鳍驱动部分体积小，占用空间少，更好地适应鱼鳍结构紧凑的要求。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多关节式主动变形仿生鱼鳍,包括仿生连接板、一组鳍关节和驱动装置，鳍关节通过驱动关节安装在一个转轴上，转轴安装于仿生连接板，其特征在于：所述鳍关节包括至少三个，每个鳍关节之间通过柔性连接件相连，鳍关节中的一个在驱动装置的带动下往复转动。2.如权利要求1所述的多关节式主动变形仿生鱼鳍，其特征在于：所述柔性连接件结构如下，相邻两个鳍关节中的一个在边缘开设有滑槽，滑槽内设有一个滑块，滑块沿滑槽自由滑动，另一个鳍关节上设有一个销轴，位于相邻两个鳍关节上且位置对应的滑块和销轴通过一个连接杆相连，滑块与连接杆相铰接。3.如权利要求2所述的多关节式主动变形仿生鱼鳍，其特征在于：所述滑块呈圆柱形，圆柱中心设有一道凹槽，凹槽卡在滑槽处。4.如权利要求3所述的多关节式...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱秀峰，高存强，回志姗，许艳云，高超，吕昊，裴允嘉，
申请(专利权)人：沈阳航天新光集团有限公司，
类型：新型
国别省市：