[发明专利]一种流速自适应仿鱼水下推进器

说明书

技术领域

本发明属于仿生机械设计领域，具体涉及一种流速自适应仿鱼水下推进器。

背景技术

水下推进器在海洋资源探测、海洋装备检修等方面应用广泛，随着海洋活动的增加，对水下推进器性能的要求也越来越高。仿生设计是一种重要的机械结构设计方法，能够大幅提高水下推进器的性能。目前主要针对鱼类游动方式进行仿生设计，对水下推进器进行优化。专利号为ZL201420269673.2的实用新型专利提出了一种机器鱼，包括鱼头、鱼体、鱼尾及若干舵机，专利号为ZL201520551322.5的实用新型专利提出了一种水下高仿真机器鱼机构与系统，包括鱼体、控制箱、动力机构和摆尾机构，这两项专利均是模仿鱼类外形设计的鱼形水下推进器，具有良好的水动力性能，但对推进性能的优化较少。

推进机构的设计是仿鱼水下推进器设计的关键，申请号为201410392357.9的发明专利公布了单关节机器鱼及水下推进平台，包括外壳、仿生推进机构、动力能源模块、控制通讯模块和姿态调节模块，专利号为ZL 201420256206.6的实用新型专利提出了一种机器鱼尾鳍驱动装置及仿真机器鱼，包括连接支架、尾摆支架、电磁线圈和电磁铁，这两项专利均采用仿生的方式对推进机构进行了设计，实现了良好的推进性能，但水流速度连续变化时，推进器性能下降较大，仿鱼水下推进器的环境适应性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种流速自适应仿鱼水下推进器，解决在水流速度变化的环境中，水下推进器推进力不稳定的问题，提高水下推进器对环境的适应性。

本发明采用以下技术方案：

一种流速自适应仿鱼水下推进器，包括壳体、电池组、控制模块、尾部和驱动装置，驱动装置包括电机、电机安装板、基座、支撑块基座、支撑块、尾部连接杆、连接块、圆柱导轨座、圆柱导轨滑块、圆柱导轨、圆柱导轨滑块固定座、定导轨、定导轨滑块、导轨连接块、动导轨、动导轨滑块、主动轮、从动轮和传动杆；其特征是还包括流速传感器、舵机、联轴器、丝杠、拨动杆、拨叉、传动轮和传动轮轴；电池组、流速传感器、控制模块和驱动装置固定在壳体上，通过导线进行连接，尾部与尾部连接杆固定连接，电机安装板和基座固定在壳体上，电机与电机安装板固定连接，舵机与基座固定连接，丝杠通过联轴器与舵机固定连接，支撑块基座与丝杠转动连接，支撑块与支撑块基座固定连接，尾部连接杆与支撑块转动连接，连接块与尾部连接杆固定连接，圆柱导轨座与连接块固定连接，圆柱导轨与圆柱导轨座固定连接，圆柱导轨滑块与圆柱导轨滑动连接，圆柱导轨滑块固定座与圆柱导轨滑块转动连接，导轨连接块与圆柱导轨滑块固定座固定连接，定导轨与基座固定连接，动导轨与导轨连接块固定连接，从动轮与传动杆固定连接，拨叉与传动轮转动连接，拨叉与拨动杆固定连接，传动轮与传动轮轴滑动连接，传动轮轴一端与电机安装板转动连接，另一端与基座转动连接，主动轮与电机固定连接，拨动杆与支撑块基座固定连接，定导轨滑块与导轨连接块固定连接，定导轨与定导轨滑块滑动连接，动导轨滑块与动导轨滑动连接，传动杆与动导轨滑块和基座转动连接；电池组通过导线为流速传感器、控制模块和驱动装置供电，控制模块获取流速传感器的信号，并对舵机的运动状态进行控制。

上述一种流速自适应仿鱼水下推进器，其特征是主动轮和从动轮均为圆锥型滚轮，传动轮为圆柱型滚轮。

上述一种流速自适应仿鱼水下推进器，其特征是定导轨和动导轨均为滚珠直线方导轨。

工作时，通过流速传感器检测仿鱼水下推进器周围的水流速度，并通过导线将流速数据传送给控制模块，控制模块根据流速数据控制舵机转动；当水流速度较大时，舵机带动丝杠转动，使支撑块基座向远离主动轮的方向移动，从而减小了尾部连接杆的摆动幅度，支撑块基座带动拨动杆和拨叉移动，进而推动传动轮移动，使主动轮与从动轮的传动比降低，从而增大了尾部连接杆的摆动频率；当水流速度较小时，舵机带动丝杠转动，使支撑块基座向靠近主动轮的方向移动，从而增大了尾部连接杆的摆动幅度，支撑块基座带动拨动杆和拨叉移动，进而推动传动轮移动，使主动轮与从动轮的传动比增大，从而减小了尾部连接杆的摆动频率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过控制舵机的转动，实现仿鱼水下推进器推进性能的变化，从而避免了对主电机动力性能的调整，延长了成本较高的主电机的使用寿命；当水流速度较大时，能够自动减小尾部的摆动幅度，增大摆动频率，从而减小了仿鱼水下推进器在高流速下受到的阻力，而推进力基本保持不变，实现了对流速变化的自适应，提高了仿鱼水下推进器的环境适应性能。

附图说明