一种基于绳驱结构的刚柔耦合机器鱼制造技术

一种基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，包括刚性头部、柔性摆动部以及绳驱张拉机构，刚性头部由上刚性壳体和下刚性壳体组成，形成封闭空间，内置绳驱张拉机构。柔性摆动部包括刚性骨架、前中置片、后中置片和柔性蒙皮，前部形成主动摆动部，后部构成被动摆动部。主动摆动部通过骨架单元和前中置片实现多向弯曲，模拟真实鱼类尾鳍摆动。被动摆动部利用后中置片和实心蒙皮提高摆频和功率。柔性摆动部的分段设计更好地拟合了鱼类真实游动的尾部状态，且被动摆动部在保证柔性尾部柔顺性的同时提高了其与骨架单元相连部分的局部刚度，从而提高了摆动频率和输出功率，克服了传统软体机器鱼游动速度慢、输出力不足、输出功率低、摆动姿态僵硬等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人，更具体地，涉及一种基于绳驱结构的刚柔耦合机器鱼。

技术介绍

1、海洋和水下环境占据了地球的大部分面积，其中蕴含着丰富的资源，随着机器人技术的进步，各种水下机器人的设计和应用为海洋勘探和开发提供了新的解决方案。近年来，仿生机器鱼作为一种新型水下机器人，因其出色的环境适应性和潜在应用价值得到了快速发展。

2、在现阶段的研究中，根据不同的应用场景和仿生对象，仿生机器鱼的驱动结构大致可分为单刚性关节、多刚性关节、软体智能材料和拉线结构。这些设计结构都共同促进了仿生机器鱼和水下机器人领域的发展。传统的单关节机器鱼一般采用刚性尾鳍来产生前进的动力，控制简单。但是该结构与真实的鱼类运动模态差别较大，仿生程度较低，同时存在推进效率不高的问题。多关节机器鱼可以实现更多的游动姿态，诸如直线迅游、c形转弯等，该种设计多为单电机驱动单关节，并通过关节间节律运动来有效模拟鱼类的柔顺摆动和游动姿态，但随着关节的引入，控制的复杂程度以及对驱动电机的要求也随之提高。各种新型软体材料的成功应用也为材料特性驱动下的机器鱼研发提供了新的可能。这些驱动大多数建立本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，包括刚性头部、柔性摆动部以及绳驱张拉机构：

2.如权利要求1所述的基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，还包括设置于所述上刚性壳体和所述下刚性壳体之间的TPU夹紧片；所述上刚性壳体和所述下刚性壳体通过螺栓连接，并与所述TPU夹紧片夹紧。

3.如权利要求1所述的基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，所述多个骨架单元为片状的第一至第四刚性骨架单元，所述第一至第四刚性骨架单元在轴侧开有两穿绳孔，驱动绳在靠后的第四刚性骨架单元截止，靠前的第一、二、三刚性骨架单元侧面开有两个通孔，通过连接件与所述前中置片...

【技术特征摘要】

1.一种基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，包括刚性头部、柔性摆动部以及绳驱张拉机构：

2.如权利要求1所述的基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，还包括设置于所述上刚性壳体和所述下刚性壳体之间的tpu夹紧片；所述上刚性壳体和所述下刚性壳体通过螺栓连接，并与所述tpu夹紧片夹紧。

3.如权利要求1所述的基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，所述多个骨架单元为片状的第一至第四刚性骨架单元，所述第一至第四刚性骨架单元在轴侧开有两穿绳孔，驱动绳在靠后的第四刚性骨架单元截止，靠前的第一、二、三刚性骨架单元侧面开有两个通孔，通过连接件与所述前中置片连接；所述第四刚性骨架单元侧面开有四个通孔，前列两通孔通过连接件与所述前中置片连接，后列两通孔通过连接件与所述后中置片连接。

4.如权利要求1至3任一项所述的基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，所述绳驱张拉机构包括驱动电机、换向单元和对称张拉单元，所述驱动电机通过所述换向单元耦合到所述对称张拉单元，所述换向单元用于对电机扭矩进行换向，从而调控运动模态，所述对称张拉单元由两个对称分布的绕线单元构成，两个绕线单元分别对两根驱动绳实施张拉，所述绕线单元包括凸台齿轮、绕线盘和固线构件，所述凸台齿轮与所述绕线盘同轴转动，所述绕线盘与所述固线构件连接，带动所述固线构件转动，所述固线构件用于夹紧驱动绳。

5.如权利要求4所述的基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，所述换向单元包括换向器单元、输入轴单元、输出轴单元以及至少一对相互啮合的锥齿轮单元，所述输入轴单元和所述输出轴单元分别与所述驱动电机和对称张拉单元相耦合，所述锥齿轮单元实现电机输出扭矩至对称张拉单元的直角换向；所述换向器单元包括换向器壳体，在所述换向器壳体外设有至少两个深沟球轴承单元，所述深沟球轴承单元用以支持所述输入轴单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲钧天，黄烨东，张晓峰，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：