[实用新型]液压驱动身体尾鳍方式仿生水下推进器

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及到仿生水下推进器的设计领域，特指一种液压驱动身体尾鳍方式仿生水下推进器。

背景技术

目前，国内外很多科研机构开展水下生物如金枪鱼、鲨鱼、海豚等推进运动的研究，并且研制出一些机器鱼、仿鱼机器人或仿生水下推进器等。大量试验表明模仿鱼类身体-尾鳍(Body and Caudal Fin，缩写为BCF)推进方式的水下推进器具有效率高、流体扰动小、机动性好等特性。但这些装置仍然存在一些缺陷，如装置中的每个关节采用电动机驱动，往复摆动由凸轮摆杆机构实现，自身能量损耗大、效率低、摆动频率低、动作僵硬无柔性等，很难走出实验室并在实际的工程实践中加以应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、传动效率高、动作柔性灵活的模仿鱼类身体-尾鳍方式运动的液压驱动身体尾鳍方式仿生水下推进器，本实用新型通过调整液压源流体的压力即可改变该装置的负载能力，通过调整液压源流体的流量和流体分配装置的运转参数，即可改变该装置的运动参数，实现动态调整运动状态的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种液压驱动身体尾鳍方式仿生水下推进器，其特征在于：它包括两节以上的摆动装置、尾鳍以及液压控制单元，所述摆动装置包括T形支架和对称布置于T形支架上的两个液压油缸，所有摆动装置的T形支架依次首尾铰接相连，相邻T形支架之间可做相对转动，液压油缸一端铰接于T形支架上，另一端通过活塞杆与下一节摆动装置的T形支架铰接，每个液压油缸上分别设有与液压控制单元相连的油嘴接头，在同一个运动周期内当一个液压油缸的活塞杆处于伸出行程时，另一个液压油缸的活塞杆处于缩回行程，所述尾鳍与最后一节摆动装置相连。

所述液压油缸上均设有与有杆腔连通的第一油嘴接头和与无杆腔连通的第二油嘴接头，其中一个液压油缸的第一油嘴接头与另一个液压油缸的第二油嘴接头通过液压管路串联后与液压控制单元相连。

所述液压控制单元包括液压源和电磁控制阀，液压源通过电磁控制阀以及液压管路后与液压油缸上的油嘴接头相连。

所述液压控制单元为液压源和单通道旋转式流体分配阀，单通道旋转式流体分配阀包括伺服电机和阀体，伺服电机的输出端与阀体内的旋转阀芯相连，阀体上开设有用来与液压源相连的进油管接头和回油管接头以及用来与液压油缸相连的第一阀支路油孔接头和第二阀支路油孔接头。

所述液压油缸的活塞杆上套设有回复弹簧。

与现有技术相比，本实用新型的优点就在于：(1)本实用新型由多个单节摆动装置、连接支架、弹性尾鳍等部分组成。本实用新型只需配备一个液压源、一个流体分配装置即可独立地完成模拟水下生物柔性长鳍的波动运动，液压源可以采用工业上较为成熟的伺服电机驱动齿轮泵装置，具有体积小、噪音低、流体压力高等优点。(2)本实用新型采用液压摆动机构替代现有各种仿生水下推进器采用的电动机和摆动机构，不但结构简单、体积小、重量轻，而且负载能力大、摆动频率高、运动具有柔性，可以显著提高推进性能；(3)本实用新型在每个关节两侧安装弹簧，在无驱动时保持身体、尾鳍成一直线，在运动过程中同时起到能量储存/释放和回复平衡位置的两种作用，类似自然界动物的肌腱，能明显提高运动性能和效率。(4)本实用新型有效解决了电动机驱动的现有仿生水下推进器很难密封的问题，各个关节可以裸露在水中，易于工程应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中摆动装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中单通道旋转式流体分配阀的结构示意图。

图例说明

1、单关节支架                  2、左液压缸底座转轴

3、左液压缸底座                4、第一液压缸油孔接头

5、左液压缸体                  6、第二液压缸油孔接头

7、左液压缸活塞复位弹簧        8、左液压缸活塞杆

9、第一活塞杆转轴              10、单关节支架转轴

11、第二活塞杆转轴             12、右液压缸活塞杆

13、右液压缸活塞复位弹簧       14、第三液压缸油孔接头

15、右液压缸体                       16、第四液压缸油孔接头

17、右液压缸底座                     18、右液压缸底座转轴