一種仿生魚(yú)尾推進(jìn)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種水下推進(jìn)裝置，具體地說(shuō)是一種仿生魚(yú)尾推進(jìn)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋資源的開(kāi)發(fā)力度增加，水下運(yùn)載器的研宄隨之而生，水下推進(jìn)技術(shù)作為水下運(yùn)載器的核心部分，獲得了學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注。當(dāng)前，有關(guān)水下運(yùn)載器的推進(jìn)技術(shù)的研宄，主要包含傳統(tǒng)螺旋槳式推進(jìn)、射流推進(jìn)、仿生尾鰭推進(jìn)等三類(lèi)，考慮到傳統(tǒng)的螺旋槳式的水下推進(jìn)方式具有大噪聲、高能耗等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足一些特殊領(lǐng)域的需求，具有一定的局限性；射流推進(jìn)的方式，無(wú)污染，然而，推進(jìn)效率低下，且大流量的噴射容易被雷達(dá)等設(shè)備所掃描，只能應(yīng)用于小范圍的裝備制造，因此，仿生尾鰭技術(shù)的研宄，凸顯出的重要的研宄意義。
[0003]在現(xiàn)階段仿生尾鰭推進(jìn)技術(shù)的研宄中，主要通過(guò)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)制造的多自由度的仿生魚(yú)機(jī)器人，這種設(shè)計(jì)具有質(zhì)量大、水下運(yùn)動(dòng)不靈活及水下推進(jìn)效率低等系列缺陷，更重要的是，在水下運(yùn)行的過(guò)程中，具有較大的水下擾動(dòng)性。此外，由于大多數(shù)機(jī)器人都采用液壓、氣動(dòng)或電機(jī)配減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，具有較大的噪聲污染等問(wèn)題。因此，急迫的需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活、效率高、低噪聲與擾動(dòng)性的水下推進(jìn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活、驅(qū)動(dòng)效率高、低噪聲、低水下擾動(dòng)性的仿生魚(yú)尾推進(jìn)器。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]包括基座部分、擺動(dòng)推進(jìn)部分和仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分；所述基座部分具有支撐板，支撐板上設(shè)置第一柔性筋；所述擺動(dòng)推進(jìn)部分的前端為柔性軀干、尾端為柔性尾鰭，所述柔性軀干的兩側(cè)設(shè)置第二柔性筋，所述第二柔性筋呈對(duì)稱(chēng)分布；所述仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分為拉伸肌肉單元；柔性軀干的前端配合連接于支撐板上，所述拉伸肌肉單元連接于第一柔性筋與第二柔性筋之間。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、柔性軀干的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置兩層以上的第一柔性筋，支撐板上的第二柔性筋也為兩層以上。
[0009]2、柔性軀干的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置兩排以上的第一柔性筋，支撐板上的第二柔性筋也為兩排以上。
[0010]3、所述拉伸肌肉單元是由兩片IPMC電致動(dòng)智能材料通過(guò)兩端的電極塊連接構(gòu)成的線性拉力器。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
[0012]由于本發(fā)明包括基座部分、擺動(dòng)推進(jìn)部分及仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分，采用仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分的拉伸肌肉單元直接連接支持部件的柔性筋與擺動(dòng)推進(jìn)部分的柔性筋，構(gòu)成仿生魚(yú)尾推進(jìn)器，故結(jié)構(gòu)構(gòu)成簡(jiǎn)單；仿生魚(yú)尾推進(jìn)器通過(guò)拉伸肌肉單元的配合運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)器的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)彎及加速的動(dòng)作，具有驅(qū)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)；擺動(dòng)推進(jìn)部分與仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分直接組合通過(guò)柔性筋構(gòu)成一個(gè)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的一體化，同時(shí)，縮短了傳動(dòng)鏈，提高了傳動(dòng)效率；此外，采用電致動(dòng)智能材料進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)無(wú)噪聲；仿生魚(yú)尾推進(jìn)器，通過(guò)擺動(dòng)方式進(jìn)行水下推進(jìn)，降低了對(duì)周?chē)虻臄_動(dòng)性。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的仿生魚(yú)尾推進(jìn)器的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2為基座部分的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3為擺動(dòng)推進(jìn)部分的結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖4為仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖5為仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更為詳細(xì)的描述:
[0019]結(jié)合圖1，仿生魚(yú)尾推進(jìn)器包括基座部分1、擺動(dòng)推進(jìn)部分2及仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分3 ;如圖2?5所示，基座部分I具有支撐板11，支撐板上具有柔性筋12 ;擺動(dòng)推進(jìn)部分2的前端具有柔性軀干21，尾端具有柔性尾鰭22，柔性軀干的兩側(cè)具有柔性筋23，呈對(duì)稱(chēng)分布；仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分3包括拉伸肌肉單元31 ;擺動(dòng)推進(jìn)部分2的柔性軀干21配合連接于基座部分I的支撐板11上，并且，基座部分I的柔性筋12與擺動(dòng)推進(jìn)部分2的柔性軀干21的柔性筋23裝配連接拉伸肌肉單元31，構(gòu)成仿生魚(yú)尾推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)?；糠諭的支撐板11上的柔性筋12與擺動(dòng)推進(jìn)部分2的柔性軀干21的柔性筋23間的拉伸肌肉單元31可以按照兩層、兩排排布安裝。仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分3的拉伸肌肉單元31是由兩片IPMC電致動(dòng)智能材料311和電極塊312構(gòu)成的線性拉力器。
[0020]當(dāng)外界供給電信號(hào)，通過(guò)仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分3的拉伸肌肉單元31的拉伸運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)傳動(dòng)部分2的柔性軀干21的擺動(dòng)，帶動(dòng)柔性尾鰭22的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)仿生尾鰭推進(jìn)器的水下推進(jìn)。通過(guò)控制基座部分I的支撐板11上的柔性筋12與擺動(dòng)推進(jìn)部分2的柔性軀干21的柔性筋23間的拉伸肌肉單元31的配合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)器的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)彎及加速等運(yùn)動(dòng)。
[0021]結(jié)合圖1?2，支撐部部件I由支撐板11與柔性筋12組成。柔性筋12采用彈性材料制備，能夠進(jìn)行伸縮式運(yùn)動(dòng)。支撐板11用于固定與支撐整個(gè)仿生魚(yú)尾驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，同時(shí)，也可以用在連接驅(qū)動(dòng)器的整體結(jié)構(gòu)的媒介。
[0022]結(jié)合圖1與3，擺動(dòng)推進(jìn)部分2由柔性軀干21、柔性尾鰭22、柔性筋23組成。柔性軀干21與柔性筋23均采用彈性材料制備，柔性筋23能夠進(jìn)行伸縮式運(yùn)動(dòng)；柔性尾鰭22采用輕質(zhì)的柔性薄膜制備，在柔性軀干21的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下，進(jìn)行自由擺動(dòng)。柔性軀干22采用粘結(jié)的方式連接于基座部分I的支撐板11上。
[0023]結(jié)合圖1、4及5，仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分3主要由拉伸肌肉單元31組成，其中，拉伸肌肉單元31是由兩片IPMC電致動(dòng)智能材料311和電極塊312構(gòu)成的線性拉力器。IPMC電致動(dòng)智能材料311需要經(jīng)過(guò)一定的工藝處理后，能夠?qū)崿F(xiàn)類(lèi)似于肌肉單元的線性運(yùn)動(dòng)；電極塊312的一端的空洞，用于提供拉伸肌肉單元31的拉力輸出，周?chē)_(kāi)有空洞用于方便導(dǎo)線的連接；拉伸肌肉單元31通過(guò)兩端的電極塊312上的空洞分別與基座部分I的支撐板11上的柔性筋12與擺動(dòng)推進(jìn)部分2的柔性軀干21的柔性筋23進(jìn)行連接，同時(shí)，通過(guò)電極塊312進(jìn)行力的輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種仿生魚(yú)尾推進(jìn)器，其特征是:包括基座部分、擺動(dòng)推進(jìn)部分和仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分；所述基座部分具有支撐板，支撐板上設(shè)置第一柔性筋；所述擺動(dòng)推進(jìn)部分的前端為柔性軀干、尾端為柔性尾鰭，所述柔性軀干的兩側(cè)設(shè)置第二柔性筋，所述第二柔性筋呈對(duì)稱(chēng)分布；所述仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分為拉伸肌肉單元；柔性軀干的前端配合連接于支撐板上，所述拉伸肌肉單元連接于第一柔性筋與第二柔性筋之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生魚(yú)尾推進(jìn)器，其特征是:柔性軀干的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置兩層以上的第一柔性筋，支撐板上的第二柔性筋也為兩層以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿生魚(yú)尾推進(jìn)器，其特征是:柔性軀干的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置兩排以上的第一柔性筋，支撐板上的第二柔性筋也為兩排以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿生魚(yú)尾推進(jìn)器，其特征是:所述拉伸肌肉單元是由兩片IPMC電致動(dòng)智能材料通過(guò)兩端的電極塊連接構(gòu)成的線性拉力器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿生魚(yú)尾推進(jìn)器，其特征是:所述拉伸肌肉單元是由兩片IPMC電致動(dòng)智能材料通過(guò)兩端的電極塊連接構(gòu)成的線性拉力器。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的是一種仿生魚(yú)尾推進(jìn)器。包括基座部分、擺動(dòng)推進(jìn)部分和仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分；所述基座部分具有支撐板，支撐板上設(shè)置第一柔性筋；所述擺動(dòng)推進(jìn)部分的前端為柔性軀干、尾端為柔性尾鰭，所述柔性軀干的兩側(cè)設(shè)置第二柔性筋，所述第二柔性筋呈對(duì)稱(chēng)分布；所述仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分為拉伸肌肉單元；柔性軀干的前端配合連接于支撐板上，所述拉伸肌肉單元連接于第一柔性筋與第二柔性筋之間。本發(fā)明結(jié)構(gòu)構(gòu)成簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)靈活，擺動(dòng)推進(jìn)部分與仿肌肉驅(qū)動(dòng)部分直接組合通過(guò)柔性筋構(gòu)成一個(gè)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)的一體化，同時(shí)，縮短了傳動(dòng)鏈，提高了傳動(dòng)效率；驅(qū)動(dòng)無(wú)噪聲，通過(guò)擺動(dòng)方式進(jìn)行水下推進(jìn)，降低了對(duì)周?chē)虻臄_動(dòng)性。
【IPC分類(lèi)】B63H1-36
【公開(kāi)號(hào)】CN104760677
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510145346
【發(fā)明人】趙剛, 孫壯志, 王好軍, 楊俊杰, 王志杰, 王禹健, 汪川
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日