[发明专利]一种基于磁场的水下仿生动力推进装置

说明书

本发明涉及一种基于磁场的水下仿生动力推进装置，属于水下自动航行器技术领域。装置包括中空的磁力装置基座、磁力装置外壳、球芯固定件、球芯转子和磁力驱动组合体；磁力装置基座与鱼身的连接处设有球芯固定件，球芯固定件与设于磁力装置基座内部的活动的球芯转子抵接；磁力装置基座的内表面与球芯转子的外表面之间设有相互作用以驱动球芯转子双自由度转动的磁力驱动组合体；双自由度转动为绕Y轴和Z轴旋转；磁力装置基座外周包裹有与球芯转子连接的磁力装置外壳。通过本发明提供了一种基于磁场的动力传动系统，具有结构紧凑简单、高集成度的优点，有效模拟了仿生鱼在水中双关节游动模型，为尾鳍摆进方式提供了新方式。

技术领域

本发明涉及一种基于磁场的水下仿生动力推进装置，属于水下自动航行器技术领域。

背景技术

水下无人航行器是现代海军装备的重要组成部分，是海军装备中新概念、新技术应用极为广泛的领域之一。将水下无人航潜器列入了国家发展战略规划中，因此不断攻关水面及水下关键技术，推动无人航行器多样化发展是科学研究的重点方向。为了能更真实的模仿鲹科鱼类的尾摆运动，国内外学者从多关节、柔性等角度进一步提高尾鳍的拟真度，进而提高尾鳍的推进性能，然而柔性、多关节这种高拟真度的尾鳍仿生推进无论从设计、制造还是控制来讲，都提出了更高的要求，对水下动力推进装置尤为困难，也不利于从根本上解决水下推进器的仿生推进性能。从现有的文献检索中发现如：(1)中国专利公开号：CN114537629A，专利名称：基于复合连杆机构的尾鳍推进自主游动仿生机器鱼，该专利通过复合连杆机构使机器鱼完成尾柄横移和摆动的复合运动，提高仿生机械鱼的灵活性和仿真程度。(2)中国专利公开号：CN113232805A，该专利在鱼身两侧安装柔性波动鳍，通过摆动端带动其产生上下波动，提高鱼体的稳态推进速度。(3)中国专利公开号：CN113232807A，专利名称：一种多推进模式的仿生机器鱼，该专利通过左右螺旋桨、尾鳍螺旋桨等结构实现尾鳍推进、螺旋桨推进、混合推进三种运动模式，提高了仿生机器鱼的运动效率。但上述专利，仅仅都是从机械结构上对机器鱼进行优化设计，机器鱼的灵活性和仿真效率上仍然不足；因此，本技术领域仍亟需设计一种具有高机动性、灵活性、容错性的尾鳍空间摆进高效游动模型。

发明内容

本发明的目的是为解决如何满足上述背景技术中的需求，设计一种具有高机动性、灵活性、容错性的尾鳍空间摆进高效游动模型的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种基于磁场的鲹科尾鳍双自由度摆进装置，设于鱼身与鲹科尾鳍之间，双自由度摆进装置包括中空的磁力装置基座、磁力装置外壳、球芯固定件、球芯转子和磁力驱动组合体；磁力装置基座与鱼身的连接处设有球芯固定件，球芯固定件与设于磁力装置基座内部的活动的球芯转子抵接；磁力装置基座的内表面与球芯转子的外表面之间设有相互作用以驱动球芯转子双自由度转动的磁力驱动组合体；以球芯转子的旋转中心为原点，鱼头至鱼尾方向为X轴方向，鱼身的左侧至右侧为Y轴方向，垂直于X轴和Y轴为Z轴方向，所述双自由度转动为绕Y轴和Z轴旋转；磁力装置基座外周包裹有与球芯转子连接的磁力装置外壳。

优选地，沿所述X轴设有球芯固定件，球芯固定件与球芯转子抵接处设有球面形的抵接面。

优选地，所述球芯转子包括球面体和连接柄，所述连接柄沿X轴，连接柄的一端与球面体连接，另一端与鲹科尾鳍连接。

优选地，所述磁力驱动组合体包括线圈、永磁体和定子；磁力装置基座腔体的内表面上设有定子，定子上套设有线圈，球芯转子的球面体的外表面设有永磁体。

优选地，所述球芯转子的球面体的外表面设有用于安装永磁体的凹槽。

优选地，所述永磁体的中心设于通过球面体原点的球面体Y轴和Z轴形成的平面上。

优选地，所述永磁体为6个,6个永磁体绕球面体的原点排布；相邻永磁体的磁极方向相反。