[发明专利]一种并联式空间尾摆推进装置

说明书

本发明涉及一种并联式空间尾摆推进装置，属于水下自动航行器技术领域；包括橄榄球体状的壳体、鱼尾空间定向装置、重心调节机构、尾部平面往复运动机构和控制系统；鱼尾空间定向装置在并联机构的作用下，通过输出三个位置点实现鱼尾摆动平面的定向；重心调节机构在推杆和球副的共同作用下，实时调节鱼体重心，实现机器鱼在尾部做空间运动时仍保持重心基本不变；尾部平面往复运动机构采用齿轮副和四杆机构协同运动实现尾鳍的摆动/拍动。本发明可以实现且不局限于实现鯵科模式、海豚模式游动等游动模式的自由切换，机构原理与结构组成简单，适用于水下自动航行器的动力装置。

技术领域

本发明涉及一种并联式空间尾摆推进装置，属于水下自动航行器技术领域。

背景技术

鱼类作为自然界进化的产物，其出色的游动能力日益受到国内外学者的关注。金枪鱼和海豚等水生动物高超的游泳能力是目前螺旋桨推进的船舶难以比拟的，其采用的尾鳍推进模式，被认为是效率最高、速度最快的推进模式,这种推进模式还被认为是未来水下自动航行器动力装置的最终设计目标，在复杂海洋环境下的海洋观测、军事监视、水下作业和水下救生等领域具有重大的应用前景。经对现有技术的文献检索发现现有的专利有：中国专利公开号：CN 101301926 B，公告日：2010.10.06，专利名称：具有升潜模块和尾部模块的仿生机器鱼，该机器鱼通过升潜模块实现机器鱼的升潜，尾部模块的丝杠机构来输出往复移动，最终在连杆总成的作用下实现机器鱼的左右机动及推进，从而实现了机器鱼的空间机动；中国专利公开号：CN2011026625Y，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。中国专利公开号：CN104724269A，公告日：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。

现有专利中，专利公开号：CN 101301926 B采用的尾鳍摆动推进模式是模仿单一鱼类，采用重心调节机构或类似于鱼体气囊的排水机构来实现机器鱼的升潜，推进和升潜分别采用不同的机构来实现，会降低空间利用率，加大机构的复杂性，可靠性也会降低；专利公开号：CN2011026625Y专利也是模仿单一鱼类，采用串联舵机和重心改变装置改变机器鱼姿态实现上升下潜；专利公开号：CN104724269A专利是一种空间尾鳍推进装置，可以模拟不同鱼类推进，但需通过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，但不利于仿生鱼的小型化和轻量化。目前本技术领域需要一种结构简单，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并联式空间尾摆推进装置，包括壳体、鱼尾空间定向装置、重心调节机构、尾部平面往复运动机构和控制系统；所述壳体包括前壳体和后壳体，前壳体和后壳体活动拼接形成中空橄榄球体状结构；前壳体中设有鱼尾空间定向装置；后壳体中设有尾部平面往复运动机构；鱼尾空间定向装置和尾部平面往复运动机构之间设有重心调节机构；壳体中设有控制系统，控制系统分别与鱼尾空间定向装置和尾部平面往复运动机构连接。