[发明专利]一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器

说明书

本发明公开了一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器，包括基座、齿轮组机构、直线驱动机构以及导杆滑块机构；基座下方设置至少三个以主轴为中心对称布置的叶片；导杆滑块机构包括与各叶片连接的导杆，各导杆上套设有沿其滑动的滑块，各滑块沿高度方向依次铰接，各滑块重心的连线形成一相对于主轴偏心设置的控制轴；直线驱动机构固定端设有绕主轴转动的铰点，活动端与导杆滑块机构中的滑块在控制轴位置处铰接，用于调节控制轴相对于主轴的径向位置；齿轮组机构与直线驱动机构连接，用于调节控制轴相对于主轴的周向位置。本发明可任意改变摆线推进器控制轴的位置，并且精确实现了摆线推进器的运动机理。

技术领域

本发明涉及推进器装置技术领域，具体为一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器。

背景技术

具有海洋勘测、海底侦察、水下救捞以及近水面辅助作业的水下机器人已成为人们探索海洋和开发海洋的重要工具。为了适应不同的水下环境，水下机器人至少应具有悬停，前进，后退，上升，下潜和转弯的能力。目前，水下机器人广泛采用螺旋桨进行推进，而螺旋桨普遍存在推进效率较低，低速时的机动性能不足等问题。相对于螺旋桨，由于摆线推进器可以产生平面360°范围内方向任意可调的推进力，因而采用摆线推进器的水下机器人具备水下前进、侧向横移和原地转向等高机动性动作。

然而，目前摆线推进器内部结构有六连杆式、曲柄滑块式和舵机式几种，六连杆式需要确定每个连杆的长度，曲柄滑块式结构过于复杂，舵机式需要对每个叶片配置一个舵机控制摆动，并且这些方案只能近似描述摆线推进器的运动规律，一定程度影响推进器的推进性能。

因此，亟待设计一款结构简单，可准确描述运动规律的摆线推进器内部结构。

发明内容

本发明公开一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器，可任意改变摆线推进器控制轴的位置，从而改变推力大小和方向，并能精确实现摆线推进器的运动机理。

本发明采用的技术方案如下：

一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器，包括基座、齿轮组机构、直线驱动机构以及导杆滑块机构；所述基座的中心连接有主轴，所述基座下方设置至少三个叶片，所述至少三个叶片以所述主轴为中心对称布置；所述导杆滑块机构包括与所述至少三个叶片连接的导杆，每个导杆上套设有沿其滑动的滑块，各滑块沿高度方向依次铰接，各滑块重心的连线形成一相对于所述主轴偏心设置的控制轴；所述直线驱动机构具有固定端和活动端，固定端设有一绕所述主轴转动的铰点，活动端与所述导杆滑块结构中的滑块在所述控制轴位置处铰接，用于调节所述控制轴相对于所述主轴的偏心距；所述齿轮组机构与所述直线驱动机构连接，用于调节所述控制轴相对于所述主轴的周向位置，从而改变所述摆线推进器推力大小及方向。

每个叶片一体式连接有一穿设于所述基座的自转轴，叶片通过所述自转轴与所述导杆连接。

所述导杆垂直于与其相连的叶片的叶弦线方向。

所述直线驱动机构采用丝杠螺母机构。

所述丝杠螺母机构包括套筒，其一端与所述主轴铰接，所述套筒上设有驱动电机一，其输出轴与丝杆连接，所述丝杆上旋接有丝杆螺母，所述丝杆螺母与位于最底部的所述滑块铰接。

所述齿轮组机构至少包括相互啮合的一对主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮的轮中心轴与驱动电机二的输出轴相连，驱动电机二固定在所述套筒上，所述从动齿轮套设在所述主轴上，并与所述基座固连。

所述齿轮组机构设置在所述直线驱动机构中套筒的下方。

每个滑块的顶部、底部分别设有用于与相邻滑块铰接的凸台、凹槽。

本发明的有益效果如下：

本发明可以任意改变摆线推进器的控制轴的位置，并能精确实现摆线推进器的运动机理。具体优点如下：