[发明专利]一种电磁摆动驱动结构

说明书

本发明提供一种电磁摆动驱动结构，包括本体，以及至少一个与所述本体配合致动的摆动件，所述本体包括壳体，所述壳体包括至少一个封闭腔体和至少一个半开放腔体，所述封闭腔体内部包括电磁驱动装置，所述电磁驱动装置包括至少一个电磁线圈以及设置于所述电磁线圈内部的可磁化材料，所述摆动件包括可响应于所述电磁线圈致动的磁感应部，所述磁感应部在半开放腔体中与所述壳体活动连接。驱动结构可小型化、重量轻、功耗低，加工制造难度低，成本低廉等优点。

技术领域

本发明涉及电磁驱动领域，具体涉及一种用于仿生机器人的电磁摆动驱动装置。

背景技术

鱼类、鸟类、昆虫经过上亿年的自然选择形成了一些具有独特形态和运动方式。针对模仿鱼类鳍的摆动驱动，目前越来越多的水下仿生机器人放弃了传统的螺旋桨推进方式，而采用模仿鱼类高性能的波动推进的游动方式来产生推进力。鱼类在大自然中历经了至少5亿年的进化，形成独特的水下游动模式，具有运动效率高、机动性能高和噪声小的特点。所以，模仿鱼类的游动方式不但能提高水下机器人的航行效率和机动性能，更为水下机器人的发展和应用提高了新的思路和方向。针对鸟类以及昆虫的飞行控制，已经形成了扑翼飞行器的分支。

美国麻省理工学院的第一条机器鱼“Robotuna”和后来的“RoboPike”，美国Draper实验室的采用涡控制实现推进的自主水下机器人“VCUUV”，日本运输省船舶技术研究所的系列机器鱼，日本名古屋大学采用形状记忆合金推进的微型波动式水下机器人以及英国Essex大学开发的各种机器鱼。为了实现防水密封，机器鱼大多采用整体密封方式，即以防水蒙皮包裹柔性尾部，并用密封胶粘接在刚性头部上的方式。整体密封方式可在一定程度上实现机器鱼的防水密封，但是具有密封性能差，游动效率低，上升下潜困难等缺点，严重地限制了机器鱼推进性能的提高。另外，以往的机器鱼都采用单一的尾鳍实现推进和转弯，然而自然界中的鱼类除了尾鳍，还具有胸鳍，背鳍，臀鳍，腹鳍等，它们在鱼类的推进，转弯，维持平衡，上升下潜，减速制动等方面起着重要的作用，研究各类鱼鳍的结构和功能，并采用人工的手段模拟复现鱼鳍的运动将大幅提高机器鱼的游动性能。以上两个方面是机器鱼投入实际应用的关键技术难题，灵活可靠的防水密封方式以及运动自如的仿鱼鳍机构在仿生机器鱼领域仍是空白，有待开发。在扑翼飞行器领域，扑动机构的运动通常采用齿轮摇臂实现扑动。

在专利库中，如CN103950525A、CN102267552A、CN108163168A等，公开了一些基于电磁致动的仿生驱动结构。这些驱动结构的摆动部件穿设于电磁驱动结构的内部，导致驱动结构需要做复杂的防水处理，制造加工难度大，制造成本高昂，也限制了仿生机器人的推广。

发明内容

本发明的目的在于，提供用于水中的电磁仿生摆动驱动装置，并简化制造难度与制造成本、操作灵活、运行方便，可以广泛地应用于各类仿生机器人的摆动驱动装置上。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：

一种电磁摆动驱动结构，包括本体，以及至少一个与所述本体配合致动的摆动件，所述本体包括壳体，其特征在于，所述壳体包括至少一个封闭腔体和至少一个半开放腔体，所述封闭腔体内部包括电磁驱动装置，所述电磁驱动装置包括至少一个电磁线圈以及设置于所述电磁线圈内部的可磁化材料，所述摆动件包括可响应于所述电磁线圈致动的磁感应部，所述磁感应部在半开放腔体中与所述壳体活动连接。

可选地，所述摆动件还包括支撑部、摆动本体，所述支撑部用于连接所述磁感应部与所述摆动本体，支撑部两端延伸形成所述转轴，所述摆动本体可拆卸地连接于所述支撑部上。

可选地，所述电磁驱动装置涉电单元全部位于所述封闭腔体内部，封闭腔体内部无从封闭腔体外部伸入的运动部件。

可选地，所述磁感应部包括一个或多个电磁线圈和/或永磁体。作为优选，磁感应部包括一个圆柱形径向磁铁。

可选地，所述圆柱形径向磁铁为一侧具有定位缺口的中空圆柱形结构，所述支撑部通过与所述缺口配合的形状与所述磁感应部固定连接，缺口方向与南北极性分割线垂直。