[发明专利]一种高速摆动的两关节仿生鱼尾装置

说明书

本发明属于仿生水下推进器技术领域，具体涉及一种高速摆动的两关节仿生鱼尾装置。本发明包括鱼尾前部、鱼尾中部和鱼尾尾鳍；鱼尾前部中设有驱动装置安装架、主动轴、第一曲轴和第二曲轴；鱼尾中部的前端设有第一关节从动轴；鱼尾尾鳍的前端设有第二关节从动轴。本发明运行时，主动轴在电机的驱动下转动从而通过齿轮带动第一曲轴和第二曲轴转动，第一曲轴和第二曲轴通过套在连杆轴颈上的皮带分别带动第一关节从动轴和第二关节从动轴转动，实现仿生鱼尾摆动。本发明仅依靠单个电机就可实现双关节仿生鱼尾的高速摆动，实现了机器鱼的快速机动。

技术领域

本发明属于仿生水下推进器技术领域，具体涉及一种高速摆动的两关节仿生鱼尾装置。

背景技术

水下推进器是探索和还发海洋的重要工具，仿生鱼作为鱼类推进机理和机器人技术的结合，为水下推进器的研发提供了一种新的思路，相较于传统的水下推进器，具有重要的研究价值和应用前景。一旦步入应用，仿生鱼将在复杂危险水下环境作业、军事侦察、水下救捞、海洋生物观察、考古等方面发挥重要作用。

已有的仿生机器鱼游动速度与效率明显低于水中的快速鱼类。观察发现快速鱼类拍动频率极快，例如飞鱼快速游动时拍动频率达到20赫兹。由于结构形式的限制，现有的拍动机构设计在电机的驱动下远达不到高效推进的频率与幅度要求。

发明内容

本发明的目的在于提供仅依靠单个电机就可实现双关节仿生鱼尾的高速摆动，实现机器鱼的快速机动的一种高速摆动的两关节仿生鱼尾装置。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括鱼尾前部、鱼尾中部和鱼尾尾鳍；所述的鱼尾前部包括鱼尾前部外壳、驱动装置安装架、主动轴、第一曲轴和第二曲轴；所述的驱动装置安装架固定在前部外壳内，驱动装置安装架包括顶板和底板，在顶板前部安装有电机；所述的主动轴安装在驱动装置安装架的前部，主动轴上端与电机的输出端连接，主动轴下端约束在底板中，主动轴可在电机的驱动下转动，在主动轴上设有第一齿轮；所述的第一曲轴为两拐曲轴，包括上部连杆轴颈和下部连杆轴颈，且第一曲轴的上部连杆轴颈和下部连杆轴颈的半径与径向方向均不相同；在第一曲轴的上部连杆轴颈和下部连杆轴颈之间设有第二齿轮；所述的第二曲轴为两拐曲轴，包括上部连杆轴颈和下部连杆轴颈，且第二曲轴的上部连杆轴颈和下部连杆轴颈的半径与径向方向均不相同；在第二曲轴的上部连杆轴颈和下部连杆轴颈之间设有第三齿轮；所述的第一曲轴与第二曲轴沿鱼尾前部外壳的纵剖面对称布置在主动轴后方的左右两侧，第二齿轮与第三齿轮均与第一齿轮啮合，第一曲轴与第二曲轴的上下两端约束在驱动装置安装架的顶板和底板上，且第一曲轴与第二曲轴可在主动轴的带动下转动；所述的鱼尾中部布置在鱼尾前部的后方，在鱼尾中部的前端设有第一关节从动轴；所述的第一关节从动轴的上部设有第一关节皮带轮；所述的鱼尾尾鳍布置在鱼尾中部的后方，在鱼尾尾鳍的前端设有第二关节从动轴；所述的第二关节从动轴的下部设有第二关节皮带轮，第二关节从动轴与第一关节从动轴之间通过连杆连接，连杆布置在鱼尾中部内；所述的第一曲轴的上部连杆轴颈、第一关节从动轴和第二曲轴的上部连杆轴颈之间通过第一皮带连接；所述的第一皮带的一端与第一曲轴的上部连杆轴颈连接，另一端绕过第一关节从动轴上部的第一关节皮带轮后与第二曲轴的上部连杆轴颈连接；所述的第一曲轴的下部连杆轴颈、第二关节从动轴和第二曲轴的下部连杆轴颈之间通过第二皮带连接；所述的第二皮带的一端与第一曲轴的下部连杆轴颈连接，另一端绕过第二关节从动轴下部的第二关节皮带轮后与第二曲轴的下部连杆轴颈连接。

本发明还可以包括：所述的第一曲轴的上部连杆轴颈的半径大于第一曲轴的下部连杆轴颈；所述的第二曲轴的上部连杆轴颈的半径大于第二曲轴的下部连杆轴颈。