一種空間機(jī)動(dòng)尾擺推進(jìn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種仿生推進(jìn)裝置，具體來(lái)說(shuō)，是指一種尾擺式仿生推進(jìn)動(dòng)力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]魚類作為自然界進(jìn)化的產(chǎn)物，其出色的游動(dòng)能力日益受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。金槍魚和海豚等水生動(dòng)物高超的游泳能力是螺旋槳推進(jìn)的船舶難以比擬的，其采用的尾鰭推進(jìn)模式，被認(rèn)為是效率最高、速度最快的推進(jìn)模式，這種推進(jìn)模式還被認(rèn)為是未來(lái)水下自動(dòng)航行器動(dòng)力裝置的最終設(shè)計(jì)目標(biāo)，在復(fù)雜海洋環(huán)境下的海洋觀測(cè)、軍事監(jiān)視、水下作業(yè)和水下救生等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用前景。
[0003]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利公開號(hào):CN 101301926 B，公告日:2010.10.06，專利名稱:具有升潛模塊和尾部模塊的仿生機(jī)器魚，該機(jī)器魚通過(guò)升潛模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的升潛，尾部模塊的絲杠機(jī)構(gòu)來(lái)輸出往復(fù)移動(dòng)，最終在連桿總成的作用下實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的左右機(jī)動(dòng)及推進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚的空間機(jī)動(dòng)；中國(guó)專利公開號(hào):CN2011026625Y，公告日:2008.08.20，專利名稱:三維運(yùn)動(dòng)仿生機(jī)器魚，該機(jī)器魚通過(guò)尾部串聯(lián)的舵機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的推進(jìn)和左右機(jī)動(dòng)，通過(guò)重心改變裝置，改變機(jī)器魚姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)上升下潛。
[0004]目前，采用尾鰭擺動(dòng)推進(jìn)模式的機(jī)器魚大多運(yùn)動(dòng)模式大都難以靈活模擬魚尾的運(yùn)動(dòng)；采用重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)或類似于魚體氣囊的排水機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的升潛，推進(jìn)和升潛采用分離的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，會(huì)降低空間利用率，加大機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，可靠性也會(huì)降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種空間機(jī)動(dòng)尾擺推進(jìn)裝置，以金槍魚和海豚的尾鰭運(yùn)動(dòng)為原型，該裝置能實(shí)現(xiàn)尾鰭擺動(dòng)/拍動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)模式的靈活轉(zhuǎn)換，并能在保持有效擊水角度的基礎(chǔ)上靈活變換尾鰭擺動(dòng)/拍動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向；同時(shí)活動(dòng)機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)裝置可以改變尾鰭運(yùn)動(dòng)軸線的方向來(lái)產(chǎn)生不同方向的側(cè)向力/升力，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)、轉(zhuǎn)彎及升潛等運(yùn)動(dòng)特性；該裝置采用的推進(jìn)和升潛集成的推進(jìn)模式，特別適合模仿尾鰭在垂直面內(nèi)擺動(dòng)的鯨、豚類運(yùn)動(dòng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種空間機(jī)動(dòng)尾擺推進(jìn)裝置，其特征在于，由殼體、K-H-V型直線型內(nèi)擺線行星傳動(dòng)裝置、行星盤外接盤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、空間球副桿系、尾鰭方向控制機(jī)構(gòu)和機(jī)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)組成。
[0007]所述殼體由下殼體和上殼體連接而成。
[0008]所述K-H-V型直線型內(nèi)擺線行星傳動(dòng)裝置包括電源、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、行星架、行星輪和太陽(yáng)輪；所述電源、伺服電機(jī)均與下殼體固連，伺服電機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與行星架連接并提供轉(zhuǎn)矩，所述行星輪安裝在行星架的輸出軸上，兩者之間通過(guò)軸承連接，行星架帶動(dòng)行星輪公轉(zhuǎn)，所述行星輪與固連在下殼體上的太陽(yáng)輪內(nèi)嚙合，使行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)；所述行星輪分度圓的直徑為太陽(yáng)輪分度圓直徑二分之一。
[0009]所述行星盤外接盤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括二號(hào)電源、二號(hào)控制器、壓緊蓋和四號(hào)舵機(jī)；所述行星輪內(nèi)部設(shè)置有二號(hào)電源和二號(hào)控制器，所述壓緊蓋為圓形，所述壓緊蓋與行星輪的后端面固定連接，所述壓緊蓋上安裝的四號(hào)舵機(jī)，所述四號(hào)舵機(jī)的輸出盤與外接盤同軸線固連。
[0010]所述空間球副桿系包括球頭、伸縮連桿、壓緊圈、橡膠；所述球頭固連在外接盤上位于行星輪分度圓圓周上，所述伸縮連桿的一端與球頭采用固定連接。
[0011]所述尾鰭方向控制機(jī)構(gòu)包括三號(hào)舵機(jī)和尾鰭，所述三號(hào)舵機(jī)的輸出盤與尾鰭固連，所述三號(hào)舵機(jī)與伸縮連桿固連。
[0012]所述機(jī)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括一號(hào)舵機(jī)、二號(hào)舵機(jī)、一號(hào)電源、一號(hào)控制器和活動(dòng)支架；所述一號(hào)電源安裝在下殼體的固定位上，一號(hào)舵機(jī)安裝于上殼體的固定位上，所述二號(hào)舵機(jī)通過(guò)配套固定支架與一號(hào)舵機(jī)的輸出盤連接，所述二號(hào)舵機(jī)與一號(hào)舵機(jī)的輸出軸線相互垂直，所述二號(hào)舵機(jī)控制活動(dòng)支架在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述一號(hào)舵機(jī)控制活動(dòng)支架在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述二號(hào)舵機(jī)的輸出盤為水平設(shè)置，所述活動(dòng)支架由上桿和下桿組成，所述上桿和下桿的后端之間與固定板固定連接，所述固定板通過(guò)設(shè)有壓緊圈壓緊的橡膠與伸縮連桿靠近尾鰭部分連接，所述上桿的前端連接二號(hào)舵機(jī)的輸出盤，所述下桿的前端與下殼體鉸接連接。所述一號(hào)電源(21)和二號(hào)電源(25)為6V。
[0013]還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)有遙控端、接收端和總控制器組成，所述遙控端的命令通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射，所述接收端接收遙控端的無(wú)線信號(hào)，并將無(wú)線信號(hào)傳給總控制器，所述總控制器連接一號(hào)控制器和二號(hào)控制器，并將遙控端的命令傳給一號(hào)控制器和二號(hào)控制器。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空間機(jī)動(dòng)尾擺推進(jìn)裝置的無(wú)線遙控控制。
[0014]所述殼體前端成紡錘狀或橢球狀，有利于減小前進(jìn)時(shí)液體的阻力，由于紡錘狀或橢球狀為軸對(duì)稱，能夠保持運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平衡。所述殼體密閉的空間，所述伺服電機(jī)、一號(hào)電源、一號(hào)控制器、二號(hào)電源、二號(hào)控制器、電源、遙控端、接收端和總控制器設(shè)于密閉的殼體內(nèi)。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016]1、本發(fā)明空間機(jī)動(dòng)尾擺仿生推進(jìn)裝置通過(guò)直線型內(nèi)擺線行星輪系、球副桿系和機(jī)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)總成實(shí)現(xiàn)尾擺式仿魚推進(jìn)、轉(zhuǎn)彎和升潛在尾鰭運(yùn)動(dòng)上的集成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、且運(yùn)動(dòng)無(wú)急回；
[0017]2、本發(fā)明空間機(jī)動(dòng)尾擺仿生推進(jìn)裝置通過(guò)安裝于行星輪內(nèi)部的舵機(jī)改變連接盤上球頭的運(yùn)動(dòng)路徑，實(shí)現(xiàn)尾鰭運(yùn)動(dòng)方向的靈活變換，輔以三號(hào)舵機(jī)調(diào)整尾鰭擊水角度，可以實(shí)現(xiàn)兩種推進(jìn)模式(鰺科推進(jìn)模式和海豚推進(jìn)模式)的自由切換，可以應(yīng)對(duì)不同水流流速、流向等外界環(huán)境的影響；
[0018]3、本發(fā)明空間機(jī)動(dòng)尾擺仿生推進(jìn)裝置中尾鰭擺動(dòng)方向及擊水角度均單獨(dú)控制，便于在不同外界環(huán)境下調(diào)整找尋最佳組合，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可操縱性能高。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明仿生推進(jìn)裝置整體結(jié)構(gòu)主視示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明仿生推進(jìn)裝置整體結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明仿生推進(jìn)裝置直線型內(nèi)擺線行星輪系安裝示意圖。
[0022]圖中一下部殼體，2—上部殼體，3—伺服電機(jī)，4一聯(lián)軸器，5—固定座，6—行星架，7一一號(hào)航機(jī)，8一二號(hào)航機(jī)，9一太陽(yáng)輪，10一彳丁星輪，11 一外接盤，12一球碗，13一球頭，14一伸縮連桿，15—活動(dòng)支架，16—固定板，17—尾鰭，18—三號(hào)舵機(jī)，19一橡膠，20—壓緊圈，21—一號(hào)電源，22—一號(hào)控制器，23一一號(hào)軸承，24一螺栓，25一二號(hào)電源，26—二號(hào)控制器，27—四號(hào)航機(jī)，28—壓緊蓋，29——■號(hào)軸承，30—總電源。①一殼體，②一K-H-V型直線型內(nèi)擺線行星傳動(dòng)裝置，③一行星盤外接盤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，④一空間球副桿系，⑤一尾鰭方向控制機(jī)構(gòu)，⑥一機(jī)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明；
[0024]本發(fā)明一種空間機(jī)動(dòng)尾擺推進(jìn)裝置，由殼體、K-H-V型直線型內(nèi)擺線行星傳動(dòng)裝置、行星盤外接盤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、空間球副桿系、尾鰭方向控制機(jī)構(gòu)和機(jī)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)組成。包括下殼體1、上殼體2、總電源30、伺服電機(jī)3、聯(lián)軸器4、行星架6、行星輪10、太陽(yáng)輪9、一號(hào)電源21、一號(hào)控制器22、二號(hào)電源25、二號(hào)控制器26、壓緊蓋28、一號(hào)舵機(jī)7、二號(hào)舵機(jī)8、三號(hào)舵機(jī)18、四號(hào)舵機(jī)27、外接盤11、球碗12、球頭13、伸縮連桿14、橡膠19、壓緊圈20、活動(dòng)支架15、尾鰭17。
[0025]所述總電源30、伺服電機(jī)3均與下殼體I固連，伺服電機(jī)3輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器4與行星架6連接并提供轉(zhuǎn)矩，安裝在行星架6上分度圓直徑為太陽(yáng)輪9分度圓直徑二分之一的行星輪10與固連在下殼體I上的太陽(yáng)輪9內(nèi)嚙合，形成K-H-V型直線型內(nèi)擺線行星傳動(dòng)裝置；所述行星輪10內(nèi)部設(shè)置有二號(hào)電源25、二號(hào)控制器26，與行星輪10固定連接的壓緊蓋28上安裝的四號(hào)舵機(jī)27的輸出盤與外接盤11同軸線固連，形成行星輪外接盤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；這種特殊的K-H-V型直線型內(nèi)擺線行星傳動(dòng)裝置和行星盤外接盤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置總成，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪9端面內(nèi)任意直徑方向上往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的輸出。
[0026]所述伸縮連桿14的一端與行星輪10固連的外接盤11上位于行星輪10分度圓圓周上的球頭13采用固定連接，伸縮連桿14另一端與三號(hào)舵機(jī)18固連，伸縮連桿14靠近尾鰭17部分與活動(dòng)支架15之間設(shè)有通過(guò)壓緊圈20壓緊的橡膠19，形成空間球副桿系；所述尾鰭方向控制機(jī)構(gòu)包括三號(hào)舵機(jī)18及尾鰭17，三號(hào)舵機(jī)18的輸出盤與尾鰭17固連；采用空間球副桿系和尾鰭方向控制機(jī)構(gòu)總成，將太陽(yáng)輪9端面內(nèi)任意方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谖馋?7所在平面任意方向上的往復(fù)擺動(dòng)/拍動(dòng)，并保證有效擊水角。
[0027]所述機(jī)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括一號(hào)舵機(jī)7、二號(hào)舵機(jī)8、一號(hào)電源21、一號(hào)控制器22