[发明专利]一种基于凸轮机构的仿生鱼单自由度模块化结构

权利要求书

1.一种基于凸轮机构的仿生鱼单自由度模块化结构，其特征在于，包括依次连接的多个模组，所述多个模组中的最前一个是鱼头模组（1）、所述多个模组中的最后一个是鱼尾模组（7）；所述多个模组中的每个模组均包括机架（13），所述机架（13）的中心穿设有转动轴（14）使得所述转动轴（14）的第一端位于所述机架（13）的第一侧并且所述转动轴（14）的与所述第一端相对的第二端位于所述机架（13）的与所述第一侧相反的第二侧，前一模组的所述转动轴（14）的所述第二端通过万向联轴器（15）连接至后一模组的所述转动轴（14）的所述第一端，

其中，

所述鱼头模组（1）内设置有控制电机（12），所述控制电机（12）用于驱动所述鱼头模组（1）的转动轴（14）转动；

所述仿生鱼单自由度模块化结构还包括设置在所述多个模组中的相邻模组之间的摆动连接件，所述摆动连接件包括：

圆柱凸轮（16），所述圆柱凸轮（16）设置在前一模组的所述机架（13）的第二侧、并设置在该模组的所述转动轴（14）上能随所述转动轴（14）的转动而转动；所述圆柱凸轮（16）为圆柱形结构，所述圆柱形结构的侧壁不等高，将t时刻结构模拟鱼体波动曲线时圆柱凸轮（16）与第二轴承（20）的接触点作为圆柱凸轮（16）的初始位置，当将所述圆柱形结构内半径的轮廓沿初始位置所在高处展开为一平面时，所述圆柱形结构与所述第二轴承（20）接触的端部轮廓形状为一曲线，所述圆柱形结构与所述第二轴承（20）接触的端部轮廓形状是对通过实际旗鱼波动曲线计算得到的圆柱凸轮（16）在1个周期内的各时刻轮廓高度进行正弦曲线逼近而得到的；

销轴（17），所述销轴（17）固定在前一模组的所述机架（13）的第二侧上；

第一轴承（19），所述第一轴承（19）设置在后一模组的所述机架（13）的第一侧，后一模组的所述机架（13）的第一侧通过所述第一轴承（19）与前一模组的所述机架（13）的第二侧上的所述销轴（17）连接，用于使后一模组的所述机架（13）能发生绕前一模组的所述机架（13）的所述销轴（17）的轴线摆动；

第二轴承（20），所述第二轴承（20）设置在后一模组的所述机架（13）的第一侧，所述第二轴承（20）的内圈固定在轴承支架（21）上并通过所述轴承支架（21）连接在后一模组的所述机架（13）上、外圈与前一模组的所述圆柱凸轮（16）相接触，使得前一模组的所述圆柱凸轮（16）的转动推动后一模组的所述第二轴承（20）做往复运动进而实现后一模组的所述机架（13）绕前一模组的所述机架（13）的所述销轴（17）的所述轴线的所述摆动；

其中，所述销轴（17）设置有两个，两个所述销轴（17）沿该销轴（17）所在的所述机架（13）的圆周方向间隔180°布置，所述第一轴承（19）与所述销轴（17）一一对应；所述第二轴承（20）设置有两个，两个所述第二轴承（20）沿与该第二轴承（20）配合的所述圆柱凸轮（16）的圆周方向间隔180°布置，固定两个所述第二轴承（20）的两个轴承支架（21）所在的平面与所述销轴（17）的轴线相垂直。

2.根据权利要求1所述的基于凸轮机构的仿生鱼单自由度模块化结构，其特征在于，所述多个模组中，除所述鱼头模组（1）和所述鱼尾模组（7）外的模组为鱼身模组，所述鱼身模组≥0个。

3.根据权利要求1所述的基于凸轮机构的仿生鱼单自由度模块化结构，其特征在于，所述鱼头模组（1）内还设置有用于提供能源的电池组（10）。

4.根据权利要求1所述的基于凸轮机构的仿生鱼单自由度模块化结构，其特征在于，所述鱼头模组（1）内还设置有控制板（9），所述控制板（9）与所述控制电机（12）连接，所述控制板（9）接受上位机信号，控制所述控制电机（12）的能动及转速。