[发明专利]一种用于仿生鱼鳍的PIV水池实验的直线运动控制装置

说明书

本发明公开了一种用于仿生鱼鳍的PIV水池实验的直线运动控制装置，包括直线运动控制系统、滑动系统、轨道系统、框架结构和拉伸加强结构，通过步进电机驱动滚珠丝杠的转动实现丝杠螺母连带滑动系统在轨道系统上的滑动，从而实现与滑动系统安装在一起的鱼鳍运动控制箱体的直线运动。本发明具有精度高、结构可靠、易于控制等优点，能够有效的用于仿生鱼鳍的PIV是水池实验中，解决了目前针对仿生鱼鳍实验的开展多面临的困难，具有广阔的科研应用价值。

技术领域

本发明涉及一种用于仿生鱼鳍的PIV水池实验的直线运动控制装置，特别是涉及一种利用步进电机和滚柱丝杠实现鱼鳍运动控制箱体在水中进行直线运动的装置，进而实现仿生鱼鳍模拟自然界真实鱼类直线游动时鱼体上的鳍的运动。

背景技术

鱼类经过长时间的自然选择和进化，演变出了出色的水中游动性能，鱼类的这种优越的游动性能是借助鱼体上的各种鳍完成的，例如尾鳍、胸鳍、背鳍和腹鳍等，鱼类通过摆动身体上的各种鳍实现自身的定速定向和快速机动等各种运动。

当今世界各国越发重视海洋的开发，许多国家都提出各自的海洋战略，一个沿海国家的海上力量将直接决定着这一国家未来的生存能力。

水下航行器作为一种人类探索和开发海洋的工具，得到了快速的发展，然而常规水下航行器依靠驱动螺旋桨为自身提供动力，造成水下航行器航行速度较低，机动性能差。

以鱼类为灵感的仿生水下航行器应用而生，设计和制造仿生水下航行器最关键的一点在于详细深入的了解鱼类优越的游动背后的机理，即鱼类在游动过程中身体上的各种鳍周围的流场特征，借助PIV流场测量装置对仿生鱼鳍在模拟鱼体上的鳍的运动下，仿生鱼鳍周围的流场进行测量，只有了解了内在的机理，才能够设计出吸纳了鱼类游动有点的仿生水下航行器，否则只是在纸上谈兵或者是盲目喧嚣。

目前针对鱼鳍的PIV流场测量实验较少，尚未发现有配套于鱼鳍PIV水池实验的直线运动控制装置。

发明内容

针对以上技术的不足，本发明提供一种结构可靠、精度高、操控性能优越的直线运动控制装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于仿生鱼鳍的PIV水池实验的直线运动控制装置，包括直线运动控制系统、滑动系统、轨道系统、框架结构和拉伸加强结构；其特征在于：直线运动控制系统包括有步进电机、滚珠丝杠、滚珠丝杠固定座、滚珠丝杠支承座、丝杠螺母座和丝杠螺母；滑动系统包括滑块、滑块支撑板、滑块连接板和丝杠螺母座连接架；轨道系统包括有步进电机安装板、滚珠丝杠固定座安装架、滚珠丝杠支承座安装架和滑轨；滚珠丝杠的一端的和步进电机的输出轴连接在一起，另一端安装着滚珠丝杠支承座；丝杠螺母座和丝杠螺母固定在一起，丝杠螺母与滚珠丝杠配合在一起；滑块支撑板两端各安装有一个滑块，滑块支撑板两端的滑块与滑轨配合在一起；滑块连接板两端各安装有一个滑块支撑板，丝杠螺母座连接架安装在滑块连接板的中间部位；丝杠螺母座下表面和丝杠螺母座连接架上表面连接在一起。

直线运动控制系统还设有步进电机支架，步进电机支架将步进电机与轨道系统中的步进电机安装板固定在一起。

轨道系统还设有触碰开关，在滑轨的两端各安装有一个触碰开关。

框架结构由金属型材框架、夹紧横梁和螺纹丝杠组成。

轨道系统还设有轨道固定件将滑轨和框架结构中的金属型材框架固定在一起，轨道固定件为直角形，其底边和垂边分别设有安装孔A和安装孔B。

角铝的两端各安装有一个斜角支架，角铝和这两个斜角支架组成拉伸加强结构；角铝两端的斜角支架又分别与滑轨和金属型材框架连接在一起。

滑块连接板下表面与鱼鳍运动控制箱体连接在一起，鱼鳍运动控制箱体实现鱼鳍的运动。

本发明的主要特点和优势如下。