[发明专利]一种仿生机器鱼驱动装置

说明书

本发明涉及一种仿生机器鱼驱动装置，属于水下自动航行器技术领域；包括鱼头壳体、鱼尾壳体、尾鳍、球体运动装置、尾鳍摆动拍动装置和击水角调整装置；球体运动装置带动鱼尾壳体中心轴绕x轴转动和绕y轴整周旋转，使尾鳍往复运动的对称轴位于鱼尾半球面内的一个任意位置，配合可控击水角的尾鳍的往复拍打，实现机器鱼在半球面运动域内的往复摆动，适应机器鱼转弯和升潜等机动需求。本发明采用球体运动装置来实现仿生机器鱼尾鳍摆动或拍动轴线在半球面内的运动，结构简单，便于实现微型化、轻量化的机器鱼装置，机构原理与结构组成简单，适用于水下自动航行器的驱动装置。

技术领域

本发明涉及一种仿生机器鱼驱动装置，属于水下自动航行器技术领域。

背景技术

水下无人航行器(UUV)是现代海军装备的重要组成部分，是海军装备中新概念、新技术应用极为广泛的领域之一。在仿生型水下无人航行器方面，目前采用的热点推进模式存在的问题主要是仿生鱼尾难以比拟生物鱼尾来实现优异的尾摆推进性能。突破鱼类生物尾鳍仿生的局限性，组合仿生突破鱼类生理、结构和功能的局限性，集2-3种鱼类所长，可以提供机动性、灵活性、容错性高的游动模式，在无人水下航行器的研发领域具有重大应用前景。对现有技术的文献检索发现：(1)中国专利公开号：CN104724269A，公开日：2015.6.24，专利名称：一种空间机动尾摆推进装置。该专利能实现尾鳍摆动/拍动两种运动模式的灵活转换，并能在保持有效击水角度的基础上灵活变换尾鳍摆动/拍动的运动方向；同时活动机架转动装置可以改变尾鳍运动轴线的方向来产生不同方向的侧向力/升力，实现推进、转弯及升潜等运动特性。(2)中国专利公开号：CN 2011026625Y，公告日：2008.08.20，专利名称：三维运动仿生机器鱼，该机器鱼通过尾部串联的舵机实现机器鱼的推进和左右机动，通过重心改变装置，改变机器鱼姿态，从而实现上升下潜。(3)中国专利公开号：CN108494203A，公开日：2018.9.4，专利名称：一种多自由度球形电机及其减速机构。该专利描述了一种多自由度的球形减速机构，14个永磁体通过螺纹连接在转子的阶梯孔内，定子支座内表面设有17个圆柱形空腔，空腔内固定电磁铁，通过改变电磁铁电流的大小和方向，可以实现转子三自由度任意方向旋转，转子通过摩擦力带动滚珠的旋转，滚珠与输出壳体间的摩擦力驱动输出壳体三自由度任意方向周转并减速。上述专利中，专利公开号：CN104724269A专利是一种空间尾鳍推进装置，较复杂的机械装置连接并协调驱动，适合应用在大推进力的场合，不利于仿生鱼的小型化和轻量化；专利公开号：CN 2011026625Y专利局限于单生物鱼推进仿生，推进性能有一定局限性；专利公开号：CN108494203A专利可以实现输出壳体三自由度任意方向周转。目前在本技术领域中，需要一种结构简单，运行灵活的多自由度驱动装置，该类装置对水下无人航行器的小型化和轻量化具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为解决如何实现水下驱动装置小型化和轻量化的技术问题，以获得结构简单，运行灵活的多自由度驱动装置。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种仿生机器鱼驱动装置，包括鱼头壳体、鱼尾壳体、尾鳍、球体运动装置、尾鳍摆动拍动装置和击水角调整装置；所述鱼头壳体和鱼尾壳体设为近圆锥形的中空结构，鱼头壳体和鱼尾壳体之间设有弹性连接结构；鱼尾壳体外侧沿鱼体中轴线设有尾鳍；鱼头壳体空腔内靠近鱼头圆锥形底部一侧设有基座，所述基座上设有球体运动装置；所述球体运动装置沿鱼体中轴线设有连接球体运动装置和尾鳍的半球形转子输出轴；半球形转子输出轴上设有控制尾鳍摆动的尾鳍摆动拍动装置；尾鳍和尾鳍摆动拍动装置之间设有击水角调整装置。