[发明专利]一种仿生鱼尾电液推进装置

说明书

本发明公开了一种仿生鱼尾电液推进装置，包括电机机架、无轴电机、液压系统和仿生鱼尾鳍，无轴电机与液压系统中的液压泵连接，通过液压传动把动力传送到液压系统中的执行机构，液压系统执行机构为摆动液压马达，摆动液压马达通过刚性连接带动仿生鱼尾鳍的前半连接部往复摆动，从而带动仿生鱼尾鳍后半仿形部分的往复摆动。本发明提供的仿生鱼尾电液推进装置，设计合理，通过液压系统提供动力，液压系统功率密度较高、体积小、稳定性高、输出功率大而且便于控制，并且关键部件采用密度较小的复合材料，降低了系统的质量。

技术领域

本发明涉及机械液压技术领域，具体涉及一种仿生鱼尾电液推进装置。

背景技术

相比目前应用较多的螺旋桨式的水下推进器而言，鱼类经过长时间的进化形成的其特有的推动形式具有更好的机动性和对水下复杂情况适应性，而且推进效率更高。根据鱼类的推进模式不同，大致可以分为身体/尾鳍(body and/or caudal fin，BCF)推进模式和中央鳍/对鳍(median and/or paired fin，MPF)推进模式，其中BCF推进模式因其在机械结构上更容易实现和推进效率更高而在仿生鱼中应用更多。

仿生鱼的BCF推进模式主要是靠尾鳍的往复摆动来控制鱼体在水中前进，在以前的研究中完成尾鳍的往复运动一般使用电机带动曲柄机构产生往复摆动。该种驱动形式的仿生鱼虽然比较容易实现尾鳍的往复运动，但是也存在噪声大、振幅固定和结构复杂等缺点。近年来，不少研究机构为克服电机驱动仿生鱼的上述缺点提出了智能材料驱动器。例如：形状记忆合金、压电体以及人工肌肉等。其中压电材料是通过控制材料的电压使压电材料进行膨胀和收缩从而控制鱼尾摆动，但是这种驱动形式驱动功率较低且不易精确控制。

发明内容

本发明目的在于解决现有仿生鱼的不能调节尾鳍的振幅以及功率小的问题，提供一种基于液压动力的仿生鱼尾电液推进装置。

为实现上述目的，本发明实行的方案为：一种仿生鱼尾电液推进装置，包括无轴电机机架、无轴电机、液压系统、摆动液压马达、摆动液压马达机架和仿生鱼尾鳍，所述液压系统包括液压系统集成块、液压泵、安全阀、单向阀、液压油箱和2D数字伺服阀；无轴电机机架和摆动液压马达机架固定在液压系统上，所述无轴电机固定在无轴电机机架上，摆动液压马达固定在摆动液压马达机架上，仿生鱼尾鳍与摆动液压马达相连接；液压泵的输入轴与无轴电机连接，液压泵的吸油口通过液压系统集成块中的第一内部流道与液压油箱连接，液压泵的出油口通过液压系统集成块的第二内部流道分别与安全阀和单向阀的进油口连接，安全阀的出油口与液压油箱通过液压系统集成块的第三内部流道连接，单向阀的出油口通过液压系统集成块的第四内部流道与2D数字伺服阀P口连接，所述2D数字伺服阀A口和B口分别与摆动液压马达的进口和出口连接，2D数字伺服阀的T口通过液压系统集成块的第五内部流道与液压油箱连接；无轴电机将无轴电机的输出转矩转换为液压系统中油液的压力能，油液的压力能经液压系统传递给摆动液压马达，使其往复摆动，摆动液压马达的往复运动带动仿生鱼尾鳍的往复摆动。

优选的，仿生鱼尾鳍包括后半仿形部和前半连接部，所述放生鱼尾鳍的后半仿形部为鱼尾鳍形，固定连接于前半连接部，所述仿生鱼尾鳍前半连接部与摆动液压马达输出轴刚性连接。

优选的，无轴电机机架和摆动液压马达机架固定在液压系统上具体为：所述无轴电机机架由电机固定端和液压泵固定端组成，所述无轴电机固定在无轴电机机架的电机固定端，液压泵固定端固定在液压系统的液压系统集成块上；所述摆动液压马达机架由摆动液压马达固定端和阀块固定端组成，所述摆动液压马达与摆动液压马达固定端连接，摆动液压马达阀块固定端固定在液压系统的液压系统集成块上。

优选的，所述仿生鱼尾鳍的前半连接部与摆动液压马达同心装配，所述液压系统中安全阀的压力可调节，所述2D数字伺服阀可以完成阀芯的轴向运动和旋转运动，阀芯的轴向运动控制阀的输出流量的幅值，阀芯的旋转运动控制油液的换向。