一种尾部带齿轮配合的水下仿生机器人及控制方法技术

本发明专利技术属于水下仿生机器人领域，公开了一种尾部带齿轮配合的水下仿生机器人及控制方法，包括壳体部分、胸鳍模块、尾部模块、传动模块和控制系统，所述尾部模块通过传动模块与壳体部分连接，所述胸鳍模块对称安装在壳体部分两端，所述控制系统安装在壳体部分内，控制传动模块，从而带动尾部模块运动。本发明专利技术利用尾部第一第二关节不同的齿轮啮合，可以实现多种的运动姿态，所有的驱动仅由一个电机通过摆动机构和机械结构实现，结构简单紧凑，同时一对胸鳍可实现上浮和下潜，通过与尾部模块的运动耦合可实现多种自由度的运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水下仿生机器人领域，尤其涉及一种尾部带齿轮配合的水下仿生机器人及控制方法。

技术介绍

1、仿生机器学(biomimetics)作为机械学科的新生长点，近十余年来备受普遍关注。近十余年来，模范不同仿生原型的仿生鱼机器人在国内外相继面世，这些样机的研制给水下推进技术、水下作业技术带来的巨大的技术变革。

2、现有的仿生鱼机器人可分为传统摆动机构驱动的单摆尾机构、线驱动的柔性摆尾机构、多个舵机组合的多自由度机构、人造肌肉驱动和记忆金属构成的驱动机构。本专利技术属于在传统的摆尾机构上进行优化，通过机械结构实现尾部的多自由度，可通过改变齿轮啮合的参数实现多种的游动方式和步态。

3、北京海洋大学喻俊志团队研发了一种高频率单摆尾的水下仿生机器人，采用传统的往复摆动机构，实现在水下的高速游动。但是摆动方式单一，很难拟合生物鱼的游动姿态。

4、本专利技术对往复摆动机构进行优化，通过机械结构实现尾部的多自由度。结合了单摆尾机构的优点，对机构上进行突破创新，通过不同的齿轮啮合参数可模仿许多鱼类的游动姿态。>

<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种尾部带齿轮配合的水下仿生机器人，包括壳体部分（1）、胸鳍模块（2）、尾部模块（3）、传动模块（4）和控制系统（5），其特征在于，所述尾部模块（3）通过传动模块（4）与壳体部分（1）连接，所述胸鳍模块（2）对称安装在壳体部分（1）两端，所述控制系统（5）安装在壳体部分（1）内，控制传动模块（4），从而带动尾部模块（3）运动。

2.根据权利要求1所述的尾部带齿轮配合的水下仿生机器人，其特征在于，所述壳体部分（1）包括上壳体（11）、下壳体（12）、电池壳（13）和尾部波纹套（14），所述上壳体（11）和下壳体（12）通过螺栓连接，所述上壳体（11）和下壳体（12）外形接近...

【技术特征摘要】

1.一种尾部带齿轮配合的水下仿生机器人，包括壳体部分（1）、胸鳍模块（2）、尾部模块（3）、传动模块（4）和控制系统（5），其特征在于，所述尾部模块（3）通过传动模块（4）与壳体部分（1）连接，所述胸鳍模块（2）对称安装在壳体部分（1）两端，所述控制系统（5）安装在壳体部分（1）内，控制传动模块（4），从而带动尾部模块（3）运动。

2.根据权利要求1所述的尾部带齿轮配合的水下仿生机器人，其特征在于，所述壳体部分（1）包括上壳体（11）、下壳体（12）、电池壳（13）和尾部波纹套（14），所述上壳体（11）和下壳体（12）通过螺栓连接，所述上壳体（11）和下壳体（12）外形接近飞鱼的外形，所述上壳体（11）上方设置电池槽（111，所述电池壳（13）安装在电池槽（111）内，所述电池壳（13）内安放锂电池，所述尾部波纹套（14）前端与上壳体（11）、下壳体（12）和电池壳（13）密封连接，所述尾部波纹套（14）后端与尾部模块（3）密封连接。

3.根据权利要求2所述的尾部带齿轮配合的水下仿生机器人，其特征在于，所述胸鳍模块（2）包括正齿轮二（22）、正齿轮一（23）、光轴（21）、减速马达（24）和胸鳍（25），所述上壳体（11）、下壳体（12）前端两侧具有密封圈圆槽（124），密封圈圆槽（124）内安装密封圈和轴孔（121），使壳体部分（1）与轴孔（121）之间形成密封结构，所述光轴（21）通过轴孔（121）安装在上壳体（11）、下壳体（12）前之间，所述正齿轮一（23）上具有安装顶丝的顶丝孔（223），所述光轴（21）上具有顶丝槽（212），用于安装正齿轮一（23），顶丝穿过顶丝孔（223）和通孔（211）将正齿轮一（23）安装在光轴（21）上，所述正齿轮二（22）与正齿轮一（23）啮合，所述正齿轮二（22）与减速马达（24）的输出轴采用过盈配合，所述光轴（21）两端各有两个通孔（211），所述通孔（211）用于安装胸鳍（25），两片胸鳍（25）通过安装在光轴（21）两端。

4.根据权利要求3所述的尾部带齿轮配合的水下仿生机器人，其特征在于，所述传动模块（4）包括滑槽连接臂一（41）、滑槽连接臂二（42）、环形固定板（411）、滚珠带固定架一（43）、滚珠带固定架二（44）、滚珠带（45）、滑块（46）、输出轴（47）、梅花联轴器（48）和直流电机（49），所述滑槽连接臂一（41）和滑槽连接臂二（42）固定在环形固定板（411）的两对侧，所述滚珠带固定架一（43）和滚珠带固定架二（44）通过螺栓连接并与环形固定板（411）内侧轴连接，所述滚珠带固定架一（43）和滚珠带固定架二（44）之间形成一个滑槽，所述滑槽内安装滚珠带（45）和滑块（46），所述滑块（46）可沿着滑槽内的滚珠带（45）上下滑动，所述滑块（46）中心具有圆孔，所述直流电机（49）固定安装在下壳体（12）内，所述下壳体（12）尾部具有轴承孔（125），所述直流电机（49）输出端连接梅花联轴器（48），所述梅花联轴器（48）输出端连接输出轴（47），所述输出轴（47）穿出下壳体（12）的轴承孔（125）与滑块（46）的圆孔间隙配合，所述输出轴（47）是输出端为弯曲结构的摆臂，所述直流电机（49）带动输出轴（47）转动，在摆臂的作用下，使滑块（46）在在滑槽内滑动，从而带动整个环形固定板（411）环形摆动。

5.根据权利要求4所述的尾部带齿轮配合的水下仿生机器人，其特征在于，所述上壳体（11）末端具有轴承槽一（112），所述轴承槽一（112）内具有轴承限位槽一（113），所述下壳体（12）末端具有轴承槽二（122），所述轴承槽二（122）内具有轴承限位槽二（123），所述滑槽连接臂一（41）和滑槽连接臂二（42...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄忠，陈浩志，陈江江，黄梦醒，张俊锋，冉世豪，王杨，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：