[实用新型]线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置及其仿生机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及在水中使用的仿生机构领域，尤其涉及的是一种可真实模拟鱼类游动而又结构简单、推进效率高的线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置及其仿生机构。

背景技术

仿生机构指的是模拟生物运动的构造形态和功能而制作的机构。随着人类在水面以及水下活动的增加，模仿鱼类游动的装置以及机构越来越多，例如鱼尾推进装置。与传统的螺旋桨驱动相比，仿鱼尾推进装置通过鱼尾的往复摆动而产生推力，其摆动频率低，噪音小，推进效率高，不仅可实现推进还可以对方向进行控制。

而鱼类游泳时，比较典型的两种运动方式包括鲹科类鱼尾的摆动和鳗状类鱼身的波动。但是，现有的仿鱼尾水下推进装置在驱动器少时无法真实模拟鱼类游动，在驱动器多时系统结构又复杂、控制难度较大。

例如，常用的仿鱼尾机构利用曲柄滑块或偏心轮等传统机构将电机的旋转运动转化为往复运动，从而模拟鱼尾的往复摆动。但这类推进装置往往仅能实现一个摆动，不能真实模拟鱼类游动。

又如，现有技术中采用多个电机相串联的机器鱼，通过这些电机的协调运动来控制骨架的运动，但每个关节都需要一个单独的驱动器，其驱动机构以及控制难度随关节数目的增加而更加复杂化，同时，这类设计中各关节的摩擦也消耗了大量能量。

再如，采用充气阀、气囊和柔性关节等制作的仿生机器鱼，通过充气阀驱动柔性关节摆动，利用气囊进行升降，但该类设计同样需要一个驱动器控制一个关节。

以及，现有技术中还有采用柔性结构充当鱼尾，通过电机协调拉紧放松鱼尾两侧钢丝使鱼尾往复摆动而实现推动的仿生机器鱼，但该类设计中的钢丝通过限位导孔贴在鱼尾的两侧，尾部具有涡流效应，电机所需拉力加大，难以实现高速推进。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置，可比较真实地模拟鱼类游动，且结构简单、推进效率高。

同时，本实用新型还提供一种使用驱动器数量少、结构紧凑、易于控制的仿生机构。

本实用新型的技术方案如下：一种线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置，其中：该推进装置包括柔性骨架、鱼尾型卡板、双孔椎片、单孔椎片和驱动线，所述鱼尾型卡板上横向间隔设置有适配所述双孔椎片和单孔椎片垂直插入的椎片孔，所述双孔椎片位于所述鱼尾型卡板的前半段，所述单孔椎片位于所述鱼尾型卡板的后半段，所述柔性骨架依次穿过所述双孔椎片和单孔椎片，并将其卡固在所述鱼尾型卡板上，所述双孔椎片的两边分别设置有两个适配所述驱动线穿过的线孔，所述单孔椎片的两边分别设置有一个适配所述驱动线穿过的线孔。

所述的线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置，其中：后一节双孔椎片的长度依次小于前一节双孔椎片的长度，后一节单孔椎片的长度依次小于前一节单孔椎片的长度，第一节单孔椎片的长度小于最后一节双孔椎片的长度。

所述的线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置，其中：后一节双孔椎片两边外侧线孔之间的距离依次小于前一节双孔椎片两边外侧线孔之间的距离，后一节双孔椎片两边内侧线孔之间的距离依次小于前一节双孔椎片两边内侧线孔之间的距离，后一节单孔椎片两边线孔之间的距离依次小于前一节单孔椎片两边线孔之间的距离，第一节单孔椎片两边线孔之间的距离小于最后一节双孔椎片两边外侧线孔之间的距离。

所述的线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置，其中：所述双孔椎片和单孔椎片的上下两边均设置有突出表面的凸台，所述双孔椎片和单孔椎片的中心处均设置有适配所述柔性骨架穿过的骨架槽。

所述的线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置，其中：所述双孔椎片和单孔椎片上的骨架槽和凸台均偏离左右中心线设置，所述骨架槽与凸台之间的水平距离等于所述鱼尾型卡板的厚度，所述凸台的内侧面与左右中心线之间的水平距离等于所述鱼尾型卡板厚度的二分之一。

所述的线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置，其中：所述双孔椎片和单孔椎片均呈椭圆形片状，所述双孔椎片和单孔椎片上的线孔均以椭圆的短轴为对称轴对称设置在椭圆的长轴上。

所述的线驱动柔性仿鱼尾水下推进装置，其中：所述鱼尾型卡板上的椎片孔沿该鱼尾型卡板的长度方向水平等间隔平行设置，所述椎片孔的长度与相应的双孔椎片或单孔椎片的宽度相适配，所述椎片孔的宽度与相应的双孔椎片或单孔椎片的厚度相适配，所述椎片孔的长度方向与所述鱼尾型卡板的长度方向相垂直。