一种仿生鱼尾部推进转向装置的制作方法

本实用新型涉及一种仿生机器人，具体是涉及一种仿生鱼尾部推进转向装置。

背景技术：

近年来，随着仿生技术日渐成熟，对仿生机器人的研究越来越多，越来越多的人也开始着眼于对仿生鱼类机器人的研究。

众所周知，鱼类在游动的过程中通过尾部的摆动来获取向前的速度，因此，鱼类尾部结构的特点成为了研究各类潜航器的设计出发点。而目前已有的仿生鱼尾部机构的摆动虽然通过多种多样的驱动方式实现，但在最后实现时受到的限制因素较多。因此，为了提高仿生鱼尾部推进装置的可行性，需要实用新型一种更多着眼于机械结构的仿生鱼尾部推进转向装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种仿生鱼尾部推进转向装置，该装置应能同时实现动力移动和转向移动，并具有工作可靠、操作灵活的特点。

本实用新型的技术方案是：

一种仿生鱼尾部推进转向装置，其特征在于：该装置包括机架、固定在机架上的舵机与电机、可转动地定位在机架上的转向架、可转动地定位在转向架上的鱼尾、传递舵机动力带动转向架摆动的第一传动机构、传递电机动力带动鱼尾摆动的第二传动机构、连接舵机与电机的控制器；

所述第一传动机构包括可转动地定位在机架上并由舵机驱动的摇杆、两端分别可转动地定位在摇杆与转向架上的连杆；所述机架、转向架、摇杆、连杆组成铰链四杆机构；

所述第二传动机构包括可转动地定位在机架上并由电机驱动的前传动轴、可转动地定位在转向架上并通过万向节连接前传动轴的后传动轴、可转动地定位在鱼尾上的u型架、一端与后传动轴固定并且另一端与u型架铰接的转向曲柄。

所述鱼尾固定在鱼尾转轴上，转向架上固定有支架，鱼尾转轴的两端分别可转动地定位在转向架与支架上。

所述转向架的转动轴线、鱼尾转轴的轴线、第一传动机构中各转动部件的轴线互相平行。

所述万向节的转动中心位于转向架的转动轴线上；所述后传动轴的转动轴线垂直于鱼尾转轴的转动轴线。

所述u型架通过一水平销轴与鱼尾转轴铰接，其转动轴线垂直于鱼尾转轴的轴线，并且垂直于转向曲柄与u型架之间的铰接轴线。

所述后传动轴的转动轴线、转向曲柄与u型架之间的铰接轴线、u型架的转动轴线相交于鱼尾转轴的轴线上的同一点。

所述后传动轴的转动轴线以及转向曲柄与u型架之间的铰接轴线的夹角小于90度。

所述后传动轴可转动地定位在支架上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用舵机和电机作为驱动动力，并通过两个传动机构(连杆机构的演化机构)带动尾部摆动，同时实现了动力移动和转向移动，从而具备了在水下快速移动的能力，不仅结构简单、传动性能可靠，整个装置的推进方式也更加灵活，而且还具有尺寸小、成本低、可靠性高、可控性强、功能较强、易于安装在水下机器人上的优点，非常适合用于鱼尾摆动实验研究以及在小型水下设备或小型无人水下探测器上推广使用。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的部分结构示意图(转向曲柄的转动状态示意图)。

图3是本实用新型的转向曲柄的立体结构示意图。

图4是本实用新型的支架的立体结构示意图。

图5是本实用新型的万向节十字轴的立体结构示意图。

图6是本实用新型的鱼尾转轴的主视结构示意图。

图7是本实用新型的摇杆的主视结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1所示的仿生鱼尾部推进转向装置，包括机架1、舵机2、电机3、转向架11、鱼尾9、第一传动机构、第二传动机构、控制器。

所述舵机与电机固定在机架上，转向架转轴13固定在转向架上，转向架通过转向架转轴可转动地定位在机架上，鱼尾转轴8固定在鱼尾上，鱼尾通过鱼尾转轴可转动地定位在转向架上。所述转向架的转动轴线(转向架转轴的轴线)与鱼尾的转动轴线(鱼尾转轴的轴线)互相平行。

所述第一传动机构用于传递舵机动力带动转向架摆动。所述第一传动机构中，摇杆15可转动地定位在机架上并与舵机的转轴固定，连杆14的两端分别可转动地定位在摇杆与转向架上。所述摇杆为l形(包括竖直杆体15.1与水平杆体15.2)，摇杆的竖直杆体可转动地定位在机架上并与舵机的转轴固定，连杆的一端可转动地定位在摇杆的水平杆体上。所述摇杆的转动轴线(摇杆的竖直杆体的轴线)、连杆的转动轴线与转向架的转动轴线互相平行，并且机架、转向架、摇杆与连杆组成铰链四杆机构(优选平行四边形机构)。所述舵机工作时舵机的转轴带动摇杆正反旋转，摇杆再通过连杆带动转向架左右摆动。

所述第二传动机构用于传递电机动力带动鱼尾在转向架上摆动。所述第二传动机构中，前传动轴4、万向节5、后传动轴6、转向曲柄12、u型架10依次连接在电机与鱼尾之间。所述支架7固定在转向架上，支架为l形(包括竖直架体7.1与水平架体7.2)，支架的竖直架体垂直固定在转向架上，并且支架的竖直架体上设有支架凸台7.3。所述前传动轴通过支座(图中省略)可转动地定位在机架上并与电机的转轴固定，后传动轴可转动地定位在支架凸台上。所述万向节连接前传动轴与后传动轴，万向节包括十字轴5.1、可转动地定位在十字轴上并与前传动轴固定的前节叉、可转动地定位在十字轴上并与后传动轴固定的后节叉，前节叉与十字轴之间的转动轴线以及后节叉与十字轴之间的转动轴线互相垂直。所述鱼尾转轴上设有鱼尾转轴凸台8.1，鱼尾与鱼尾转轴凸台固定，鱼尾转轴的两端分别可转动地定位在支架的水平架体与转向架上。所述u型架可转动地定位在鱼尾转轴凸台上，u型架通过一水平销轴与鱼尾转轴凸台铰接。所述转向曲柄包括转向轴12.1与曲柄12.2，转向轴与后传动轴同轴固定，曲柄的一端与u型架可转动地铰接；转向轴的轴线(后传动轴的转动轴线)与曲柄的铰接轴线(转向曲柄与u型架之间的铰接轴线)相交并且其夹角小于90度(优选45度)。

所述万向节的转动中心位于转向架的转动轴线(转向架转轴的轴线)上。所述后传动轴的转动轴线同时穿过鱼尾的转动轴线(鱼尾转轴的轴线)以及转向架的转动轴线(转向架转轴的轴线)。所述后传动轴的转动轴线与u型架的转动轴线同时垂直于鱼尾的转动轴线(鱼尾转轴的轴线)。所述u型架的转动轴线垂直于转向曲柄(曲柄)与u型架之间的铰接轴线。所述后传动轴的转动轴线、转向曲柄(曲柄)与u型架之间的铰接轴线、u型架的转动轴线同时相交于鱼尾的转动轴线(鱼尾转轴的轴线)上的同一点。

所述电机工作时，电机的转轴带动前传动轴、后传动轴、转向曲柄同时转动，转向曲柄再带动u型架绕着鱼尾转轴做圆周转动，最终带动鱼尾在转向架上左右摆动。

所述控制器分别连接电机与舵机。所述控制器可采用plc控制器。所述电机采用防水电机，舵机采用防水舵机。所述机架上中还配有连接电机与舵机的电源(图中省略)。

下面对仿生鱼尾部推进转向装置的工作过程进行详细说明：

1、前进：控制器控制电机与舵机工作，舵机通过第一传动机构带动转向架左右均匀摆动，同时，电机通过第二传动机构带动鱼尾在转向架上左右均匀摆动，从而产生前进的动力；

2、转向：控制器调整舵机的转动角度以及舵机与电机的转动速度，使得转向架与鱼尾的在两侧摆动幅度出现变化，从而控制转向。

最后，以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

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