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专利号: 2022106792808
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种全向波动推进式仿生机器鱼,包括装置主体(1),其特征在于:所述装置主体(1)的四个角分别连接着相对于所述装置主体(1)中心对称的转向机构(2),每个所述转向机构(2)的末端连接升降机构(3),每个所述升降机构(3)连接着波动推进机构(4);

所述装置主体(1)包括上主板(5)、下主板(6)和支撑柱(7),所述上主板(5)和所述下主板(6)通过所述支撑柱(7)连接;

所述转向机构(2)包括安装在所述上主板(5)上的第一电机(8)、主支撑臂(9)、主旋转柱(10)、主齿轮(11)、副支撑臂(12)、滑槽柱(13)、副旋转柱(14)、副齿轮(15)、前支撑杆(18)和后支撑杆(22),所述第一电机(8)的输出轴与所述主旋转柱(10)传动连接,所述主旋转柱(10)轴毂连接所述主齿轮(11),并与主支撑臂(9)的一端铰接,所述副齿轮(15)通过所述副旋转柱(14)可转动地安装在所述上主板(5)和所述下主板(6)之间,所述副齿轮(15)的一侧偏心设有所述滑槽柱(13),所述副支撑臂(12)的一端设有槽口并在其一侧设有齿条,所述滑槽柱(13)的一端可滑动设置在所述副支撑臂(12)的槽口内,所述主齿轮(11)为双层齿轮分别与所述副齿轮(15)以及所述副支撑臂(12)的所述齿条相啮合,所述前支撑杆(18)的一端与所述副支撑臂(12)相铰接,所述前支撑杆(18)同时与所述后支撑杆(22)的一端以及所述主支撑臂(9)另一端铰接于一点,所述前支撑杆(18)和所述后支撑杆(22)均延伸形成各自的自由端;

所述升降机构(3)包括左支撑杆(17)、旋转板(19)、第二电机(21)和支撑旋转板(20),所述左支撑杆(17)的两端分别与所述前支撑杆(18)的自由端和所述后支撑杆(22)的自由端连接,形成支撑框架,所述支撑框架上可转动安装有所述支撑旋转板(20),所述支撑旋转板(20)由所述第二电机(21)驱动,所述支撑框架上在所述支撑旋转板(20)的两侧位置安装有所述旋转板(19),所述旋转板(19)的内侧沿所述支撑旋转板(20)旋转轴线的周向上设有第一旋转齿;

所述波动推进机构(4)包括机构外壳(23)、第三电机(25)、滑槽盘(28)、导杆(33)和推进翼(35),所述机构外壳(23)安装在所述支撑旋转板(20)上,所述机构外壳(23)的两侧设有与所述旋转板(19)上的所述第一旋转齿相啮合的第二旋转齿,所述机构外壳(23)内装有若干由所述第三电机(25)驱动的所述滑槽盘(28),所述滑槽盘(28)的侧面沿轴向设有滑槽,所述滑槽内装有所述导杆(33),所述导杆(33)的另一端伸出所述机构外壳(23),若干所述导杆(33)上设有所述推进翼(35),所述滑槽盘(28)旋转时,所述滑槽盘(28)通过所述滑槽带动所述导杆(33)从而带动所述推进翼(35)起伏运动。

2.根据权利要求1所述的一种全向波动推进式仿生机器鱼,其特征在于:所述转向机构(2)还包括固定盖(16),所述副旋转柱(14)通过所述固定盖(16)可转动地安装在所述上主板(5)上。

3.根据权利要求1所述的一种全向波动推进式仿生机器鱼,其特征在于:所述主支撑臂(9)的自由端呈Z字形且开口,所述前支撑杆(18)伸入所述开口,通过销轴与所述主支撑臂(9)铰接,所述左支撑杆(17)、所述前支撑杆(18)以及所述后支撑杆(22)围成的所述支撑框架呈长方形。

4.根据权利要求1所述的一种全向波动推进式仿生机器鱼,其特征在于:所述升降机构(3)还包括支撑板旋转柱(24),所述旋转板(19)的一侧中部通过所述支撑板旋转柱(24)可转动地与所述左支撑杆(17)连接,另一侧中部所述支撑板旋转柱(24)同轴的位置与所述第二电机(21)的输出轴轴毂连接,所述第二电机(21)安装在所述后支撑杆(22)上。

5.根据权利要求1所述的一种全向波动推进式仿生机器鱼,其特征在于:所述推进翼(35)为柔性材质呈波浪状且内侧起伏程度低、外侧起伏程度高。

6.根据权利要求1所述的一种全向波动推进式仿生机器鱼,其特征在于:所述波动推进机构(4)还包括固定板(26)、主旋转盘(27)、副旋转盘(29)、连杆(30)、导杆固定板(31)、固定圆环(32)、底部固定盘(34),所述第三电机(25)通过所述固定板(26)安装在所述机构外壳(23)上,所述第三电机(25)的侧边安装有四组结构相同的所述滑槽盘(28),所述滑槽盘(28)的一端通过所述底部固定盘(34)与所述机构外壳(23)可转动连接,所述滑槽盘(28)的另一端固定安装有所述副旋转盘(29),所述第三电机(25)的输出轴轴毂连接着所述主旋转盘(27),所述主旋转盘(27)和四个所述副旋转盘(29)的端面共同铰接有所述连杆(30),所述机构外壳(23)的一侧设有所述导杆固定板(31),所述导杆固定板(31)通过四个所述固定圆环(32)轴向限制四组高低交错布置且结构相同的所述导杆(33),所述导杆(33)的后端为凸起球形状,并与所述滑槽盘(28)的槽口滑动配合。

7.一种根据权利要求1至6任意一项所述的一种全向波动推进式仿生机器鱼的控制方法,其特征在于:

当所述仿生机器鱼需要转向时,控制位于所述装置主体(1)四个角的四个所述第一电机(8)正向旋转,通过所述主齿轮(11)带动一侧的两个所述副支撑臂(12)伸出,另一侧的两个所述副支撑臂(12)收回,同时在所述滑槽柱(13)和所述副支撑臂(12)的所述槽口的驱动下,所述副支撑臂(12)同时向一侧摆动,进而拉动所述前支撑杆(18)绕所述主支撑臂(9)前端向同侧转动,所述升降机构(3)随之转动,从而实现仿生机器鱼向一侧转向,控制所述第一电机(8)反向旋转可以实现仿生机器鱼向另一侧转向;

当所述仿生机器鱼需要上浮时,位于所述装置主体(1)行进方向同侧的两个所述升降机构(3)中的所述第二电机(21)旋向相反,使同侧的两个所述升降机构(3)呈上拱凸起姿态,即沿行进方向前部的两个所述升降机构(3)中的所述第二电机(21)顺时针旋转,后部的两个所述升降机构(3)中的所述第二电机(21)逆时针旋转;所述升降机构(3)中的所述波动推进机构(4)提供相反的动力,前部的所述波动推进机构(4)提供向前的动力,后部的所述波动推进机构(4)提供向后的动力,随着所述第二电机(21)旋转带动所述支撑旋转板(20)旋转,所述波动推进机构(4)随之转动,从而实现所述仿生机器鱼的上浮,相反,当所述仿生机器鱼需要下潜时,位于所述装置主体(1)行进方向同侧的两个所述升降机构(3)中的所述第二电机(21)旋向相反,使同侧的两个所述升降机构(3)呈下拱凹陷姿态,即沿行进方向前部的两个所述升降机构(3)中的所述第二电机(21)逆时针旋转,后部的两个升降机构(3)中的所述第二电机(21)顺时针旋转;所述升降机构(3)中的所述波动推进机构(4)提供相反的动力,前部的所述波动推进机构(4)提供向后的动力,后部的所述波动推进机构(4)提供向前的动力,随着所述第二电机(21)旋转带动所述支撑旋转板(20)旋转,所述波动推进机构(4)随之转动,从而实现所述仿生机器鱼的下潜;

当所述仿生机器鱼需要前进时,驱动所述第三电机(25)正向转动,带动所述滑槽盘(28)转动,通过所述滑槽盘(28)上的所述槽口将动力传递到所述导杆(33),使得所述导杆(33)上的所述推进翼(35)做上下起伏运动,从而使所述仿生机器鱼前进;相反,当所述仿生机器鱼需要后退时,改变所述第三电机(25)的旋向,从而使所述仿生机器鱼后退。