本發(fā)明涉及水下機器人，尤其涉及一種磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器。

背景技術(shù)：

1、近年來，水下機器人已逐漸成為海洋資源勘探的關(guān)鍵設(shè)備，傳統(tǒng)的水下機器人通常采用螺旋槳推進，效率低、噪聲大和隱蔽性低。隨著仿生學(xué)的發(fā)展和機電一體化技術(shù)的進步，一些水下機器人配置有仿生波動推進器，通過模擬魚類的波動推進方式，使得這類水下機器人具有隱蔽性高、機動性高、噪聲小等優(yōu)點，成為了國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注和研究的重點。

2、但是，在相關(guān)技術(shù)中，受限于彈性部件的材料特性，仿生波動推進器只能在特定頻段實現(xiàn)較佳的推進性能，難以實現(xiàn)在不同的擺動頻率下保持較佳的推進性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開提供了一種磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器可以解決難以在不同的擺動頻率下保持較佳的推進性能的不足。

2、磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器包括：驅(qū)動部；傳動部，包括：殼體，形成有容納空間，所述殼體與所述驅(qū)動部連接，所述驅(qū)動部通過所述殼體帶動所述傳動部往復(fù)運動；轉(zhuǎn)軸，可轉(zhuǎn)動地設(shè)置于所述容納空間底部，并延伸出所述殼體頂部；阻尼組件，設(shè)置于所述容納空間內(nèi)，并套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，所述阻尼組件內(nèi)填充有磁流變液，通過調(diào)節(jié)所述磁流變液的粘性，調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動阻尼；以及彈性組件，與所述殼體連接；以及擺動部，與所述彈性組件以及所述轉(zhuǎn)軸連接，所述擺動部在所述阻尼組件和所述彈性組件的作用下相對于所述驅(qū)動部擺動。

3、可選地，所述彈性組件包括：第一彈性元件，套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，所述第一彈性元件的第一端與所述擺動部的第一端連接，所述第一彈性元件的第二端與所述殼體的頂部連接；以及第二彈性元件，所述第二彈性元件的第一端與所述殼體底部連接，所述第二彈性元件的第二端與所述擺動部的第二端連接。

4、可選地，所述阻尼組件包括：線圈，套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，所述線圈與外部供電裝置連接，以在所述容納空間形成磁場，從而調(diào)節(jié)所述磁流變液的粘性；多個剪切盤，分別設(shè)置在所述線圈的外周；以及多個磁隔離環(huán)，分別設(shè)置在所述線圈的外周，并沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向方向與所述剪切盤交替設(shè)置，所述磁流變液設(shè)置在所述剪切盤和所述磁隔離環(huán)之間，以基于上述磁流變液的粘性調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動阻尼。

5、可選地，所述多個剪切盤包括多個第一剪切盤和多個第二剪切盤，所述多個磁隔離環(huán)包括多個第一磁隔離環(huán)和多個第二磁隔離環(huán)；其中，多個所述第一磁隔離環(huán)分別與多個所述第一剪切盤沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向方向交替設(shè)置；多個所述第二剪切盤分別套設(shè)于多個所述第一磁隔離環(huán)上，多個所述第二磁隔離環(huán)分別套設(shè)于多個所述第一剪切盤。

6、可選地，所述阻尼組件還包括：磁隔離層，設(shè)置在所述線圈和所述剪切盤之間，并覆蓋所述線圈的外周；上剪切層，設(shè)置在所述線圈的頂部，并覆蓋所述線圈的頂部、所述磁隔離層的頂部、以及所述轉(zhuǎn)軸位于所述容納空間的未被所述磁隔離層覆蓋的第一部分；以及下剪切層，設(shè)置在所述線圈的底部，并覆蓋所述線圈的底部、所述磁隔離層的底部、以及所述轉(zhuǎn)軸位于所述容納空間的未被所述磁隔離層覆蓋的除第一部分之外的第二部分。

7、可選地，所述阻尼組件還包括：密封件，設(shè)置在所述上剪切層和所述磁隔離層之間、和/或所述下剪切層和所述磁隔離層之間，以阻止所述磁流變液進入所述線圈。

8、可選地，所述驅(qū)動部包括：電機；第一轉(zhuǎn)動件，與所述電機的輸出軸連接；第二轉(zhuǎn)動件，與所述第一轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動連接，所述第二轉(zhuǎn)動件包括滑桿；以及第三轉(zhuǎn)動件，與所述殼體連接，并與所述轉(zhuǎn)軸平行設(shè)置，所述第三轉(zhuǎn)動件上形成有滑槽，所述滑桿穿設(shè)于所述滑槽，所述電機基于所述滑槽與所述滑桿的配合帶動所述第三轉(zhuǎn)動件和所述傳動部往復(fù)運動。

9、可選地，仿生波動推進器還包括：安裝架，所述驅(qū)動部安裝在所述安裝架上；第一檢測部，包括：第一轉(zhuǎn)子，安裝與所述第三轉(zhuǎn)動件上；以及第一定子，安裝與所述安裝架的與所述第一轉(zhuǎn)子相對的位置上，以基于所述第一轉(zhuǎn)子相對于所述第一定子的運動，檢測所述傳動部相對于所述驅(qū)動部的運動；第二檢測部，包括：第二轉(zhuǎn)子，安裝與所述轉(zhuǎn)軸上；以及第二定子，安裝與所述第三轉(zhuǎn)動件上，并與所述第二轉(zhuǎn)子相對設(shè)置，以基于所述第二轉(zhuǎn)子相對于所述第二定子的運動，檢測所述擺動部相對于所述傳動部的運動。

10、可選地，所述擺動部包括：連接組件，所述連接組件的第一端套設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，并與所述第一彈性元件的第一端連接，所述連接組件的第二端與所述第二彈性元件的第二端連接，所述連接組件與所述轉(zhuǎn)軸保持靜止；尾鰭，與所述連接組件的第三端連接，所述連接組件帶動所述尾鰭在所述阻尼組件和所述彈性組件的作用下相對于所述驅(qū)動部擺動。

11、可選地，所述轉(zhuǎn)軸形成有允許導(dǎo)線進入的通道，以連接所述外部供電裝置和所述線圈。

12、根據(jù)本公開實施例，通過設(shè)置驅(qū)動部可以驅(qū)動傳動部往復(fù)運動，以帶動擺動部往復(fù)運動。通過設(shè)置阻尼組件和彈性組件，在擺動部跟隨傳動部往復(fù)運動的過程中，可以控制擺動部相對傳動部轉(zhuǎn)動，從而可以控制擺動部相對驅(qū)動部擺動。不僅可以利用彈性組件在特定頻率處對擺動部擺動的相位和幅值進行優(yōu)化調(diào)節(jié)，以擺動達到較好的推進性能，還可以利用阻尼組件產(chǎn)生較大的阻尼力矩，以減小擺動部擺動的相位，并調(diào)節(jié)擺動部擺動的幅值，從而提升擺動部在高頻處的推進性能，解決難以在不同的擺動頻率下保持較佳的推進性能的不足，具有較強的實用性。

技術(shù)特征：

1.一種磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，所述彈性組件包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，所述阻尼組件包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，所述多個剪切盤包括多個第一剪切盤和多個第二剪切盤，所述多個磁隔離環(huán)包括多個第一磁隔離環(huán)和多個第二磁隔離環(huán)；

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，所述阻尼組件還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，所述阻尼組件還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，所述驅(qū)動部包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，所述擺動部包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸形成有允許導(dǎo)線進入的通道，以連接所述外部供電裝置和所述線圈。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種磁流變阻尼和彈性元件組合的仿生波動推進器，包括：驅(qū)動部；傳動部，包括：殼體，形成有容納空間，殼體與驅(qū)動部連接，驅(qū)動部通過殼體帶動傳動部往復(fù)運動；轉(zhuǎn)軸，可轉(zhuǎn)動地設(shè)置于容納空間底部，并延伸出殼體頂部；阻尼組件，設(shè)置于容納空間內(nèi)，并套設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，阻尼組件內(nèi)填充有磁流變液，通過調(diào)節(jié)磁流變液的粘性，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動阻尼；以及彈性組件，與殼體連接；以及擺動部，與彈性組件以及轉(zhuǎn)軸連接，擺動部在阻尼組件和彈性組件的作用下相對于驅(qū)動部擺動。

技術(shù)研發(fā)人員：周超,王霄飛,王健,范俊峰,余金安,張斌,張灼亮
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院自動化研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30