[实用新型]一种机器鱼二自由度胸鳍推进机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及到水下航行器，准确的说是涉及到一种仿生机器鱼。

背景技术

随着海洋资源的开发利用和海洋军事领域的广泛需求，传统的水下探测器因其具有效率低、机动性差、噪音高等缺点已经不能满足科研和工程的上需要，为了克服这些问题，适应未来水下航行器发展的要求，人们在开发新能源的同时，也在积极的寻找性能更加优良的新型推进方式。仿生学研究表明，仿鱼鳍推进模式具有高效率、高稳定性、优良的机动性、噪音低、对环境扰动小等优势，是鱼类为了适应复杂的水下生活，经过亿万年的自然进化的结果，它为研制效率高、机动性好和噪声低的水下航行器提供了新的思路。因此，如何设计和制造具有高性能的仿生推进机器鱼，是当前的研究重点。

目前实现MPF方式推进的仿生机器鱼主要是通过胸鳍实现其部分运动形式再通过尾鳍和浮力调节装置实现机器鱼的沉浮和转弯。本实用新型区别于上述机构，设计出一种新型的胸鳍驱动机构，通过胸鳍运动产生任意方向上的推进力，完全实现仿生机器鱼的前进、后退、转弯、停止等基本运动。

实用新型内容

本实用新型的目的是有别于现有仿生机器鱼驱动机构，通过胸鳍完全实现仿生机器鱼的前进、后退、转弯、停车等基本运动，从而为水下仿生机器鱼在低速情况下实现运动的稳定性和良好的操纵性提供一个合理的解决方案。为了实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种机器鱼二自由度胸鳍推进机构，包括鱼壳、机械胸鳍、柔性身体和尾鳍，所述鱼壳分为鱼壳前部、鱼壳后部和下底板，鱼壳前部和鱼壳后部之间设有机械胸鳍；下底板上设有左侧拍动舵机固定座和右侧拍动舵机固定座，左侧拍动舵机固定座和右侧拍动舵机固定座上设有左侧拍动舵机机架、右侧拍动舵机机架、左侧拍动舵机和右侧拍动舵机，下底板左右两侧设置转动轴，左侧拍动舵机和右侧拍动舵机通过齿轮驱动转动轴，转动轴带动机械胸鳍运动。

所述左侧拍动舵机和右侧拍动舵机分别通过左侧主动齿轮、右侧主动齿轮、左侧从动齿轮、右侧从动齿轮与左侧转动单元上转动轴和右侧转动单元上转动轴连接，左侧从动齿轮、右侧从动齿轮与左右两侧的转动轴齿轮连接。

所述左侧主动齿轮、右侧主动齿轮通过左侧主动齿轮连接片和右侧主动齿轮连接片固定在左侧拍动舵机机架和右侧拍动舵机机架上。

所述转动轴分别通过转动轴连接片连接在下底板上。

所述下底板上方设有上底板，下底板上设有下底板左侧轴承下底板左侧轴承座、下底板右侧轴承和下底板右侧轴承座，上底板上设有上底板右侧轴承座、上底板右侧轴承、 上底板左侧轴承座和上底板左侧轴承；下底板左侧轴承和上底板左侧轴承之间连接左侧转动单元上转动轴，下底板右侧轴承和上底板右侧轴承之间连接右侧转动单元上转动轴。

所述转动轴与鱼壳结合处上设有薄膜橡胶。

所述薄膜橡胶厚度为1mm，拉伸强度范围为8-12MPa，伸长率50-200%。

本实用新型有益效果：

1、仿生机器鱼胸鳍驱动机构的转动单元由转动舵机机架、转动舵机、从动齿轮、上转动轴、下转动轴、转动轴连接片及转动轴构成。转动舵机固定在转动舵机机架上，且通过转动轴连接片与转动轴固定相连，机械胸鳍固定在转动轴上，从而实现机械胸鳍的转动。

2、仿生机器鱼胸鳍驱动机构的拍动单元由拍动舵机机架、拍动舵机、拍动舵机齿轮连接片、主动齿轮及整个转动单元构成。拍动电机固定在拍动舵机机架上，且通过主动齿轮连接片与主动齿轮刚性固定，主动齿轮与转动机构单元上的从动齿轮组成齿轮啮合传动，动力经由齿轮对传动输出到转动轴上，从而实现胸鳍的前后拍翼运动，其中转动轴与机械胸鳍刚性连接。

3、两侧拍动舵机、两侧转动舵机分别与各自机架固定，其中拍动舵机通过与固定座刚性连接，固定在下底板上，转动舵机通过其机架上的上下转动轴插入上下底板的轴承中达到保证转动单元固定的同时实现胸鳍转动，且上下底板与鱼壳采用过盈配合插入鱼壳前部，保证整体机构与鱼体外壳的完整性和固定性。

4、拍动单元和转动单元通过齿轮相互分离，实现各自的运动，互不干涉。

综上所述本实用新型创造的特点是仿生机器鱼外形酷似鳕鱼，体型前大后小、体型扁平，同时有一对机械式二自由度胸鳍和尾鳍，具有良好的机动性和稳定性。胸鳍驱动机构的拍翼运动和摇翼运动相互分离、互不干涉，既能够单独运动也能耦合运动，能够实现任意方向上的推进力，并且密封容易实现，安全可靠。

附图说明

图1 是本实用新型的结构示意图图；

图2 是本实用新型内部立体结构示意图；