[发明专利]基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器

说明书

本发明涉及水下机器人技术领域，公开了一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，包括驱动组件、阻尼机构、弹性组件和尾鳍构造；阻尼机构包括基座、转轴和阻尼结构，转轴可转动地设于基座，阻尼结构设于转轴和基座之间，以调节转轴的转动阻尼；驱动组件和基座连接，弹性组件设于转轴和基座之间；尾鳍构造和转轴连接，并位于阻尼机构背离驱动组件的一侧；驱动组件用于驱动阻尼机构往复摆动，尾鳍构造用于在阻尼结构和弹性组件的作用下相对于驱动组件摆动。本发明基于弹性组件的弹性力和阻尼结构的阻尼力的复合作用，可提升尾鳍构造在宽频率范围内的推进性能，能够解决现有仿生鱼尾机构无法兼具宽频段高效推进和机械结构性能单一的问题。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器。

背景技术

水下机器人已经逐渐成为勘探和开发海洋的关键设备，传统的水下机器人通常采用螺旋桨推进，具有效率低、噪声大和隐蔽性低等缺点。随着仿生学的发展和应用，一些水下机器人配置有仿生鱼尾推进器，可利用仿生鱼尾推进器模拟鱼类的运动形式，使得这类水下机器人具有隐蔽性高、机动性高、噪声小等优点，成为了国内外学者广泛关注和研究的重点。

然而，现有的仿生鱼尾推进器通常采用多连杆串联驱动方式，各关节由单个电机独立驱动，各连杆通过电机输出的位置控制模拟离散的鱼体波，随着驱动舵机的数量增加，可以更精确地模拟鱼类运动，但是，仿生鱼尾推进器的关节控制与机械结构较为复杂。

相关技术中，基于弹性部件设计的仿生鱼尾推进器，可以实现仿生鱼尾推进器的结构简化，并可通过弹性部件在运动过程中的变形来储存和释放能量，以达到提升仿生鱼尾推进器的运动性能，但是，受限于弹性部件的材料特性，仿生鱼尾推进器只能在特定频段实现最优的推进性能，在高于或者低于该特定频段时，仿生鱼尾推进器的推进性能均呈下降趋势，尤其是在高频率摆动时，水阻力显著增大，仿生鱼尾推进器的弹性形变迅速变大，其尾部的运动规律被破坏，不再符合生物运动的特点，导致仿生鱼尾推进器难以实现宽频段的有效推进。

发明内容

本发明提供一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器用以解决现有的基于弹性部件的仿生鱼尾推进器难以实现宽频段有效推进的问题。

本发明提供一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，包括：驱动组件、阻尼机构、弹性组件和尾鳍构造；

所述阻尼机构包括基座、转轴和阻尼结构，所述转轴可转动地设于所述基座，所述阻尼结构设于所述转轴和所述基座之间，以调节所述转轴的转动阻尼；

所述驱动组件和所述基座连接，所述弹性组件设于所述转轴和所述基座之间；所述尾鳍构造和所述转轴连接，并位于所述阻尼机构背离所述驱动组件的一侧；

所述驱动组件用于驱动所述阻尼机构往复摆动，所述尾鳍构造用于在所述阻尼结构和所述弹性组件的作用下相对于所述驱动组件摆动。

根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述阻尼结构包括静止挡块、旋转挡块及阻尼液体；

所述基座内形成有容纳腔，所述转轴穿设于所述容纳腔，所述阻尼结构设于所述容纳腔内，所述弹性组件设于所述容纳腔外；

所述静止挡块和所述基座连接，所述旋转挡块和位于容纳腔内的所述转轴连接；所述静止挡块和所述旋转挡块围绕所述转轴设置，以将所述容纳腔分隔为第一单元腔和第二单元腔，所述静止挡块设有连通所述第一单元腔和所述第二单元腔的阻尼孔。

根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述阻尼液体包括二甲基硅油。

根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述弹性组件包括第一扭簧和第二扭簧；