[发明专利]一种仿生鱼推进装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种仿生鱼推进装置，包括底板，底板设有导流板和支撑柱，支撑柱的顶部设有凹形导轨块，凹形导轨块设有滑槽，凹形夹持杆通过滑块可滑动的安装在凹形导轨块的滑槽中，凹形夹持杆安装有仿鱼尾弹性板，两仿鱼尾弹性板的尾部连接并在其尾部连接有仿尾鳍梯形弹性板，两仿鱼尾弹性板之间设有第一V形弹性支撑板和第二V形弹性支撑板，底板安装有两个驱动装置，两驱动装置的推杆和与其对应的凹形夹持杆铰接。本发明的仿生鱼推进装置利用相交仿鱼尾弹性板的被动交错推进变形，实现近似鱼尾游动姿态，能表现出优异的水动力学特性；通过双仿水伺服电机驱动，可实现多频率推进、无级转向。

技术领域

本发明涉及一种仿生鱼推进装置及其控制方法，属于仿生机器人技术领域。

背景技术

鱼类利用身体和鱼尾的往复摆动，形成向前的推动力，推进效率高，转向灵活，具有较好的水下推进应用前景。

现有仿生鱼推进结构设计多采用液压传动，舵机扭动等方式来实现推进。申请号CN201822034238.2的发明专利，介绍了一种仿生鱼尾电液推进装置，液压马达驱动仿生鱼尾鳍的前半连接部往复运动，实现仿生鱼尾鳍周期摆动，但是该发明仅仅通过摆动马达带动单片状的尾鳍实现摆动，无法较好模仿鱼尾弹性变形摆动的姿态，难以较好体现优异的水动力学特性，且摆动为周期对称运动，难以实现灵活转向。申请号CN202010531496.0的发明专利，介绍了一种基于PVC凝胶人工肌肉驱动的仿生鱼尾结构，通过改变电压来控制记忆合金伸缩或拉长，实现摆动和转向，但是该发明结构复杂，成本更高且无法提供足够大、稳定性高的推进力，难以推广用于水中作业装备推进。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术中存在的不能较好模拟鱼尾摆动，推进效率差的问题，而提供一种能较好模拟鱼尾周期摆动，体现较好水动力学特性，推进效率高的仿生鱼推进装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种仿生鱼推进装置，包括底板、第一V形弹性支撑板、第二V形弹性支撑板、仿鱼尾弹性板、仿尾鳍梯形弹性板、凹形夹持杆、推杆、电动缸，第二连杆、第一连杆、导流板、凹形导轨块、滑块、驱动电机、驱动轴和支撑柱，所述底板在推进方向的前部设有呈弧形状的所述导流板，所述底板在推进方向上位于所述导流板的下游对称设有两支撑柱，每个所述支撑柱的顶部均设有所述凹形导轨块，所述凹形导轨块上沿推进方向开设有滑槽，所述凹形夹持杆上设有所述滑块，两个所述凹形夹持杆通过所述滑块可滑动的安装在两所述凹形导轨块的所述滑槽中，两所述凹形夹持杆在推行方向的下游侧对称安装有所述仿鱼尾弹性板，两所述仿鱼尾弹性板的尾部连接并在其尾部连接有所述仿尾鳍梯形弹性板，两所述仿鱼尾弹性板之间设有所述第一V形弹性支撑板和第二V形弹性支撑板，所述底板位于所述导流板下游内侧对称安装有两个驱动装置，所述驱动装置包括所述驱动电机，所述驱动电机的输出轴上传动连接有所述驱动轴，所述驱动轴上传动连接有所述第一连杆，所述第一连杆的另一端铰接有所述第二连杆，所述第二连杆的另一端同时铰接有所述推杆和所述电动缸，所述电动缸的另一端与所述驱动轴固定连接，两所述驱动装置的所述推杆和与其对应的所述所述凹形夹持杆铰接。

进一步优选，所述凹形夹持杆上设有夹槽，所述仿鱼尾弹性板插装在所述夹槽中。

进一步优选，所述驱动轴上设有安装孔，所述电动缸的一端穿过所述安装孔，并通过两螺母锁紧固定。

进一步优选，所述驱动轴与所述驱动电机的输出轴之间通过联轴器传动连接。

进一步优选，所述驱动轴与所述第一连杆之间通过平键传动连接。

进一步优选，所述仿生鱼推进装置还包括固定螺栓、连接板和支撑轴，所述连接板通过所述固定螺栓安装在所述底板上，所述连接板上设所述支撑轴。

进一步优选，所述驱动电机为防水伺服电机，所述电动缸为防水电动缸。