[发明专利]电磁驱动多关节仿生鱼尾推进装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种推进装置，具体地说是一种仿生鱼尾推进装置。

(二)背景技术

当前水面和水下运载器多采用传统的螺旋桨作为推进器，其体积大、重量重、能耗高、综合效率低(通常小于45％)、可靠性差、瞬时响应有严重的滞后现象、运动灵活性能差、并且伴有较大的噪音和尾涡。为克服螺旋桨推进器的这些缺陷，适应未来水下机器人技术发展的要求，人们在开发新能源的同时，也在积极寻找性能更加优良的新型推进方式。

鱼类和鲸类等哺乳动物(此处我们统称为鱼类)的游动方式具有高速、高效、灵活、低噪等特点，其游动和控制姿态的能力是任何目前装备传统操纵与推进系统的潜器所无法比拟的，将其应用于水下机器人，将为水下机器人的研究和发展提供新的起点和更为广阔的空间。近年来仿生水下机器人技术已经成为水下机器人的重要研究方向之一，它基于仿生学原理，通过对鱼类游动机理的研究，利用机械结构、电子设备和功能材料来开发模仿鱼类的操纵和推进方式，并将其应用于水下机器人。

目前，仿鱼尾推进的实现有多种方式，例如：一种摆动式柔性关节的仿生机器鱼(申请号：200520068383.2)，该项专利采用直流伺服电机驱动微型气泵，使转动气阀转动转动气阀的转动使机器鱼尾鳍关节的连续摆动，推进仿生鱼不断前进；波动仿生机器鱼(申请号：200610051785.0)，该项专利采用舵机的摆动运动使两杆成为“波动鳍”的振源，振源的振动通过柔性“波动鳍”向后传递形成推动机器鱼前进的行波；一种仿鱼尾推进系统的机械传动装置(申请号：200520020571.8)，该项专利采用电机驱动蜗轮蜗杆副，并通过蜗轮带动偏心轮转动，进而带动滑动框架作直线往复运动，再经拉杆使L型摆杆绕其拐角处的铰链摆动，并在L型摆杆摆动的同时，固定半齿轮又迫使传动齿轮组转动，进而带动摆杆、弹簧片、尾鳍一起同向摆动。

在现有的技术中，大部分动力源为电机，需要使用运动机构，因此带来振动、噪声机械损耗等问题，同时不可避免动密封的问题。本发明正是针对以上问题提出的，采用新型动力源，结构简单，容易实现，并且噪声、振动、机械损耗都比较小。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种运动机构简单、多关节驱动、噪声低、容易实现的电磁驱动多关节仿生鱼尾推进装置。

本发明的目的是这样实现的：

它包括纵向骨材、横向骨材，纵向骨材为分节结构、各节之间有连接轴连接，每一节纵向骨材上固定一个横向骨材，最后一节纵向骨材上安装有尾鳍，在除固定在最后一节纵向骨材上的横向骨材之外的其他横向骨材的两端安装有电磁装置。

本发明还可以包括这样一些结构特征：

1、在固定在最后一节与倒数第二节纵向骨材上的横向骨材之间设置有阻尼装置。

2、所述的电磁装置是只能产生拉力或推力的电磁铁。

3、所述的电磁装置是既能产生拉力又能产生推力的电磁铁。

4、在第一横向骨材和最后一横向骨材之间有由桶状柔性水密材料构成的整体密封。

本发明的装置较以往的仿生推进装置优点在于：

1.运动机构简单。以往仿生推进机构都以电机为动力，通过各种运动装置将电机的转动转化为鱼尾的摆动。在这种转化中，不仅浪费了大量的能量，而且产生巨大的震动和噪声。本装置直接以电磁场为动力，用以驱动相邻的关节使之产生相对的转动，进而使整个鱼尾摆动，因此，本装置能量利用更充分，运行更安静。

2.多关节驱动。以往的某些仿生推进机构动力源只有一个，然后使用传动机构将动力传递到各个关节，使摆尾运动变得僵硬。本装置在动力段上布置动力装置，在非动力段上布置阻尼装置。这主要参考了鱼类的生理特征：相邻关节之间由相应的肌肉驱动，并且肌体具有一定的弹性。动力装置相当于肌肉，用来驱动相连的关节产生转动，阻尼装置缓冲鱼尾受力。因此，本装置更接近鱼类的生理特征，运动更加自然、灵活。

3.不含有动密封，工程上易于实现。本装置可以使用柔性水密材料整体密封，不需要外界输入动力也不为其他部件提供动力，而是将力直接作用于鱼尾，因此，不存在动密封的问题，既减轻了装置的重量，又使结构简单易于实现。

(四)附图说明

图1是发明的结构示意图；

图2是本发明向右摆尾的状态图；

图3是本发明向左摆尾状态图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：