[发明专利]一种多自由度龟型水翼推进装置及控制方法

说明书

本发明属于潜水器推进技术领域，尤其是一种多自由度龟型水翼推进装置及控制方法，包括推进装置，推进装置包括依次设置的旋转自由度舵机、舵机盘、连接模块、翼肩、翼体，翼体内的摆动方向两侧分别设有两个空腔，翼体的端部具有两个输油管；翼肩内设有依次连接的电机，联轴器，外啮合齿轮泵，外啮合齿轮泵内具有主动齿轮和齿轮轴，外啮合齿轮泵上设有一对输油口，一个输油口对应连接一个输油管；通过外啮合齿轮泵内主动齿轮和齿轮轴的正反向转动，带动油液在两个空腔内流通，不断改变翼体的弯曲方向，实现摆动。本发明通过软流体驱动器配合舵机实现多自由度运动，采用了刚性翼骨外附柔性翼体的结构，在获得大推进力的同时可以实现高推进效率。

技术领域

本发明属于潜水器推进技术领域，尤其涉及一种多自由度龟型水翼推进装置及控制方法。

背景技术

多自由度水翼推进装置是一种拥有两个及以上自由度并通过水翼在水中摆动获得推进力的推进装置，可以为水下机器人及潜水器提供动力。

现有多自由度水翼推进装置中，存在以下不足：1、动力装置裸露在潜水器壳体外，带来动力装置密封问题，并额外增加水阻力；2、水翼结构过于简单，多为纯柔性结构，很难获得大的推进力；3、浮力与重力未平衡，在水翼获得推进力时，需要额外考虑浮力和重力对推进力的影响。

由于水下生物如海龟的推进系统相比于传统机械的螺旋桨推进装置具有推进效率高、噪音小、转弯半径小等优势，本发明通过对海龟进行生物观测实验，发现了海龟前/后翼的外形结构和运动机理，然后设计出了类似于海龟推进系统的推进装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种多自由度龟型水翼推进装置及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多自由度龟型水翼推进装置，包括分别安装于潜水器前后端的两对推进装置；推进装置包括依次设置的旋转自由度舵机、舵机盘、连接模块、翼肩、翼体，所述翼体为柔性材质，翼体内的摆动方向两侧分别设有两个空腔，空腔沿翼体长度方向设置，翼体的端部具有两个输油管，一个输油管对应连接一个空腔；

所述翼肩内设有依次连接的电机，联轴器，外啮合齿轮泵，外啮合齿轮泵内具有密封空间，密封空间中具有相互啮合的主动齿轮和齿轮轴，主动齿轮通过驱动轴与联轴器连接，外啮合齿轮泵上设有一对输油口，一个输油口对应连接一个输油管，两个输油口分别布置在主动齿轮和齿轮轴两侧的区域；

作为更进一步的优选方案，所述翼体内置有可摆动的翼骨。

作为更进一步的优选方案，所述翼体内置可随翼体摆动的翼骨，翼骨沿翼体长度方向设置；所述翼体分为前翼体和后翼体，前翼体内置前翼骨，后翼体内置后翼骨。

作为更进一步的优选方案，所述前翼体为弧形结构，其一端宽度大于另一端，较宽一端安装于翼肩；所述后翼体为扇形结构，扇形结构的凹面端安装于翼肩。

作为更进一步的优选方案，所述翼骨由多节的翼骨转动模块连续铰接组成。

一种多自由度龟型水翼推进控制方法，包括以下步骤：

步骤一：调节前翼体和后翼体的空腔内液压油与水的体积比，以适合海水的密度；

步骤二：操作者发送前进指令，操作者可以通过手柄等装置向控制器发送前进运动指令；

步骤三：控制器发送舵机旋转指令，控制器向后翼的旋转自由度舵机发送顺时针旋转90°指令，舵机旋转后，通过传动部件最终使后翼整体旋转90°；

步骤四：舵机发送反馈信号，后翼的旋转自由度舵机完成指令，并向控制器发出指令已执行的信号，以便使控制器明白操作已完成；