CN105539792A - 一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置 - Google Patents

一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，该装置包括可换轴门式机构、A门框、B门框、盘型凸轮驱动机构、弹簧、拉绳；可换轴门式机构的一侧安装有A门框，可换轴门式机构的另一侧安装有B门框，弹簧和拉绳安装在第一门的两侧。在直流电机驱动盘型凸轮转动的情况下，盘型凸轮的凸缘轮廓与套接拉绳的B滑块接触，同时盘型凸轮的基圆轮廓与套接拉绳的A滑块不接触，从而使第一门在滑动轴承的作用下实现了往复摆动。本发明装置通过盘型凸轮的变结构与弹簧和拉绳的结合，实现了可换轴门式机构的转轴运动。本发明装置将复杂机器鱼鳍控制问题转化为盘型凸轮结构外形设计问题，有效降低了机器鱼控制系统的复杂度。

Description

一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置
技术领域
本发明涉及机器鱼的尾部摆动装置，更特别地说，是指一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置。
背景技术
机器鱼是一种模仿鱼类游动方式的水下无人航行器，具有体积小、重量轻、隐蔽性好、机动能力强、游动速度快的特点，在水下探索和现代国防中具有巨大的应用前景，成为机器人领域的研究热点。
生物鱼的推进模式主要分为两类：“身体/尾鳍”模式(Bodyand/orCaudalFin，BCF)和“中间鳍/对鳍”模式(Medianand/orPairedFin，MPF)。自然界中大部分鱼类都采用了BCF模式，故现阶段国内外学者投入大量精力研究机器鱼身体及尾部的摆动实现方法，以期达到更好地仿生来实现更高效的游动方式。鱼类生物摆动是由肌肉驱动的，而在鱼体中肌肉对称分布于鱼体两侧来提供左右摇摆动力。
传统使用独立舵机或其他类型电机(这里以舵机为例)为绳驱动提供动力装置的设计，都将舵机与绳一一对应配置，这将会使电机数量随关节成比例地增加了功耗和控制难度。另一方面对于单一运动规律的机器鱼，即机器鱼特定关节转动末端为特定的变速运动，这就要求电机转速要与之对应，而实现电机不规则变速转动控制是较困难的。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，在应用该可换轴关节的基础上，对于周期性重复同规率摆动问题，本发明通过由执行末端(即第一门)的摆动规律(角度、速度、加速度)来逆向反推盘型凸轮的几何形状，通过控制单个直流电机恒速转动带动盘型凸轮转动、进而通过绳驱动实现了机器鱼尾鳍的重复规律摆动。本发明装置能够很好地解决绳驱动定轴关节中存在的不同驱动绳间的配合问题。本发明装置将复杂机器鱼鳍控制问题转化为盘型凸轮结构外形设计问题，有效降低了机器鱼控制系统的复杂度。
本发明是一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，该绳驱动机器鱼尾摆动装置包括有机器鱼尾(2)、可换轴门式机构(1)、盘型凸轮驱动机构(3)、底座(4)、A拉绳(5A)、B拉绳(5B)、A立柱(6A)和B立柱(6B)；其中，A门框(1B)与B门框(1C)的结构相同；A立柱(6A)与B立柱(6B)的结构相同；
可换轴门式机构(1)包括有第一门(1A)、A门框(1B)、B门框(1C)、A弹簧挂架(1J)、B弹簧挂架(1K)、A弹簧(1H)、B弹簧(1I)、连接角件(1L、1M、1N、1P)和A组滑动轴承(1-1)、B组滑动轴承(1-2)；
第一门(1A)的中心部位设有减重用的BA通孔(1A1)；
第一门(1A)的左端部(1A-1)设有A半开口轴套(1A2)、A凸块(1A3)、A滑动轴承支撑端(1A4)、B滑动轴承支撑端(1A5)；
所述A凸块(1A3)上设有BB通孔(1A31)和BC通孔(1A32)；BB通孔(1A31)用于系A拉绳(5A)的一端，A拉绳(5A)的另一端系在A立柱(6A)上；BC通孔(1A32)用于钩挂A弹簧(1H)的一端，A弹簧(1H)的另一端钩挂在A弹簧挂架(1J)的悬台(1J1)上；
所述A滑动轴承支撑端(1A4)上设有BD通孔(1A41)；
所述B滑动轴承支撑端(1A5)上设有BE通孔(1A51)；BD通孔(1A41)与BE通孔(1A51)内放置有C定位螺栓(1F)，A滑动轴承支撑端(1A4)与B滑动轴承支撑端(1A5)之间放置并固定有C套筒转轴(1F1)；
第一门(1A)的右端部(1A-2)设有B半开口轴瓦(1A6)、B凸块(1A7)、C滑动轴承支撑端(1A8)、D滑动轴承支撑端(1A9)；
所述B凸块(1A7)上设有BF通孔(1A71)和BG通孔(1A72)；BF通孔(1A71)用于系B拉绳(5B)的一端，B拉绳(5B)的另一端系在B立柱(6B)上；BG通孔(1A72)用于钩挂B弹簧(1I)的一端，B弹簧(1I)的另一端钩挂在B弹簧挂架(1K)的悬台(1K1)上；
所述C滑动轴承支撑端(1A8)上设有BH通孔(1A81)；
所述D滑动轴承支撑端(1A9)上设有BI通孔(1A91)；BH通孔(1A81)与BI通孔(1A91)内放置有D定位螺栓(1G)，C滑动轴承支撑端(1A8)与D滑动轴承支撑端(1A9)之间放置并固定有D套筒转轴(1G1)；
A门框(1B)上设有E滑动轴承支撑端(1B1)、F滑动轴承支撑端(1B2)、C半开口轴瓦(1B3)；
所述E滑动轴承支撑端(1B1)上设有BJ通孔(1B11)；
所述F滑动轴承支撑端(1B2)上设有BK通孔(1B21)；BJ通孔(1B11)与BK通孔(1B21)内放置有A定位螺栓(1D)，E滑动轴承支撑端(1B1)与F滑动轴承支撑端(1B2)之间放置并固定有A套筒转轴(1D1)；
B门框(1C)上设有G滑动轴承支撑端(1C1)、H滑动轴承支撑端(1C2)、D半开口轴瓦(1C3)；
所述G滑动轴承支撑端(1C1)上设有BL通孔(1C11)；
所述H滑动轴承支撑端(1C2)上设有BM通孔(1C21)；BL通孔(1C11)与BM通孔(1C21)内放置有B定位螺栓(1E)，G滑动轴承支撑端(1C1)与H滑动轴承支撑端(1C2)之间放置并固定有B套筒转轴(1E1)；
A弹簧挂架(1J)与B弹簧挂架(1K)的结构相同；
A弹簧挂架(1J)上设有悬台(1J1)，悬台(1J1)上设有BN通孔(1J2)，BN通孔(1J2)用于A弹簧(1H)的一端穿过，使A弹簧(1H)钩挂在悬台(1J1)上；A弹簧挂架(1J)的固定台(1J3)通过螺钉固定在A门框(1B)上；A弹簧(1H)的另一端钩挂在A门框(1B)的A凸块(1A3)的BB通孔(1A32)上；
B弹簧挂架(1K)上设有悬台(1K1)，悬台(1K1)上设有BO通孔(1K2)，BO通孔(1K2)用于B弹簧(1I)的一端穿过，使B弹簧(1I)钩挂在悬台(1K1)上；B弹簧挂架(1K)的固定台(1K3)通过螺钉固定在B门框(1C)上；B弹簧(1I)的另一端钩挂在B门框(1C)的B凸块(1A7)的BG通孔(1A72)上；
所述连接角件组件是指具有L形构型的四个结构相同的A连接角件(1L)、B连接角件(1M)、C连接角件(1N)和D连接角件(1P)；
A连接角件(1L)的一臂板与B连接角件(1M)的一臂板相对放置，且夹持住A门框(1B)的下端，并通过螺钉与螺母实现将A门框(1B)的下端与A连接角件(1L)和B连接角件(1M)的固定；A连接角件(1L)的另一臂板与B连接角件(1M)的另一臂板通过螺钉固定在底座(4)上；
C连接角件(1N)的一臂板与D连接角件(1P)的一臂板相对放置，且夹持住B门框(1C)的下端，并通过螺钉与螺母实现将B门框(1C)的下端与C连接角件(1N)和D连接角件(1P)的固定；C连接角件(1N)的另一臂板与D连接角件(1P)的另一臂板通过螺钉固定在底座(4)上；
A半开口轴瓦(1A2)、A定位螺栓(1D)和A套筒转轴(1D1)构成A组滑动轴承。B半开口轴瓦(1A6)、B定位螺栓(1E)和B套筒转轴(1E1)构成B组滑动轴承。C半开口轴瓦(1B3)、C定位螺栓(1F)和C套筒转轴(1F1)构成C组滑动轴承。D半开口轴瓦(1C3)、D定位螺栓(1G)和D套筒转轴(1G1)构成D组滑动轴承。
A定位螺栓(1D)的一端顺次穿过E滑动轴承支撑端(1B1)上的BJ通孔(1B11)、A套筒转轴(1D1)、F滑动轴承支撑端(1B2)上的BK通孔(1B21)后，螺纹连接上螺母；A半开口轴瓦(1A2)位于A套筒转轴(1D1)处。
B定位螺栓(1E)的一端顺次穿过G滑动轴承支撑端(1C1)上的BL通孔(1C11)、B套筒转轴(1E1)、H滑动轴承支撑端(1C2)上的BM通孔(1C21)后，螺纹连接上螺母；B半开口轴瓦(1A6)位于B套筒转轴(1E1)处。
C定位螺栓(1F)的一端顺次穿过A滑动轴承支撑端(1A4)上的BD通孔(1A41)、C套筒转轴(1F1)、B滑动轴承支撑端(1A5)上的BE通孔(1A51)后，螺纹连接上螺母；C半开口轴瓦(1B3)位于C套筒转轴(1F1)处。
D定位螺栓(1G)的一端顺次穿过C滑动轴承支撑端(1A8)上的BH通孔(1A81)、D套筒转轴(1G1)、D滑动轴承支撑端(1A9)上的BI通孔(1A91)后，螺纹连接上螺母；D半开口轴瓦(1C3)位于D套筒转轴(1G1)处。
盘型凸轮驱动机构(3)包括有凸轮(3A)、联轴器(3B)、直流电机(3C)、A滑块(3E)、B滑块(3F)、A长键(3G)、B长键(3H)、A支架(3I)、B支架(3J)、A导轨(3K)和B导轨(3L)；
凸轮(3A)上设有AA通孔(3A1)，AA螺钉(3A2)穿过AA通孔(3A1)后螺纹连接在联轴器(3B)上；
联轴器(3B)上设有AA螺纹孔(3B1)和盲孔(3B2)，AA螺纹孔(3B1)用于放置AA螺钉(3A2)，盲孔(3B2)用于放置销钉(3D)；
直流电机(3C)的输出轴通过销钉(3D)与联轴器(3B)的下端固定，凸轮(3A)通过AA螺钉(3A2)与联轴器(3B)的面板固定；直流电机(3C)通过底座(4)支撑并固定于底座(4)上；
A滑块(3E)与B滑块(3F)的结构相同；
A滑块(3E)上设有AB通孔(3E1)、AC通孔(3E2)，其中AC通孔(3E2)中设有完全贯穿的A键槽(3E3)；AB通孔(3E1)用于A拉绳(5A)的一端穿过，且使A拉绳(5A)可在AB通孔(3E1)中滑动；AC通孔(3E2)用于A导轨(3K)穿过，且在A键槽(3E3)和C键槽(3K1)中放置A长键(3G)，通过A长键(3G)实现A滑块(3E)与A导轨(3K)的安装；
B滑块(3F)上设有AD通孔(3E1)、AE通孔(3F2)，其中AD通孔(3F2)中设有完全贯穿的B键槽(3F3)；AD通孔(3F1)用于B拉绳(5B)的一端穿过，且使B拉绳(5B)在AD通孔(3F1)中滑动；AE通孔(3F2)用于B导轨(3L)穿过，且在B键槽(3F3)和D键槽中放置B长键(3H)，通过B长键(3H)实现B滑块(3F)与B导轨(3L)的安装；
A导轨(3K)与B导轨(3L)的结构相同；A导轨(3K)上设有C键槽(3K1)，C键槽(3K1)用于放置A长键(3G)；B导轨(3L)上设有D键槽，该D键槽与C键槽(3K1)的结构相同，D键槽用于放置B长键(3H)；
A支架(3I)与B支架(3L)的结构相同；A支架(3I)的立板上安装有A导轨(3K)的一端，A支架(3I)的底部固定在底座(4)上；B支架(3L)的立板上安装有B导轨(3L)的一端，B支架(3L)的底部固定在底座(4)上；A支架(3I)与B支架(3L)保持平行，且固定安装在底座(4)的两侧。
本发明设计的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的优点在于：
①利用绳驱动模拟生物鱼的肌肉驱动过程，利用凸轮周期转动模拟激励肌肉规律收缩作用的肌电信号的作用效果，从仿生角度实现了驱动机器鱼尾的摇摆运动。
②利用绳驱动的优点，可以将驱动电机与运动末端分开布局，可以有效解决运动末端空间有限和载重有限的问题。如应用于机器鱼尾部轻便而狭小的场合。
③应用换轴门式机构实现了绳驱动机器鱼尾摆动过程中，一根绳提供拉力以实现侧摆而另一根绳长度保持不变的目的，两侧绳实现交替往复的拉伸与保持直线。
④将复杂重复运动规律的控制问题转化为凸轮外形设计问题，只需直流电机匀速转动即可实现相应的复杂重复运动，可以将控制问题简化。
⑤在第二种结构中，用一块电机带动多个凸轮转动就可以实现多运动末端的运动，可以根据每个运动末端的运动规律来反向设计对应凸轮的外形，从而实现单电机驱动不同规律的运动。
⑥在第三种结构中，利用分层的复合凸轮的层间切换实现驱动同一运动末端的不同规律的运动。
附图说明
图1是本发明一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的结构图。
图1A是本发明一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的另一视角结构图。
图1B是本发明一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的运动状态时结构图。
图1C是本发明一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的运动状态的另一视角结构图。
图1D是本发明一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的运动状态的俯视结构图。
图1E是本发明一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的运动状态的部分结构图。
图2是本发明一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置中盘状凸轮驱动机构的分解图。
图2A是本发明中盘状凸轮的正视面结构图。
图3是本发明一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置中可换轴门式机构的分解图。
图4A是本发明双凸轮绳驱动双动作端摆动装置的结构图。
图4B是本发明双凸轮绳驱动双动作端摆动装置的另一视角结构图。
图4C是本发明双凸轮绳驱动双动作端摆动装置的运动状态图。
图4D是本发明双凸轮绳驱动双动作端摆动装置的另一视角运动状态图。
图5A是本发明可变运动规律的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的结构图。
图5B是本发明可变运动规律的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的另一视角结构图。
图5C是本发明可变运动规律的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的运动状态图。
图5D是本发明可变运动规律的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的另一视角运动状态图。
图5E是本发明中的多层凸轮的正视图。
图5F是本发明中的多层凸轮的右视图。
图5G是本发明中的多层凸轮的立体图。
图6A是本发明中的可换轴门式机构的正视图。
图6B是图6A的A-A剖视图。
图6C是图6A的B-B剖视图。
图7A是本发明中的可换轴门式机构的摆动位的正视图。
图7B是图7A的A-A剖视图。
图7C是图7A的B-B剖视图。
图8是本发明中第一门与两个门框的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
单门单凸轮的绳驱动机器鱼尾摆动装置
参见图1、图1A、图1B、图1C、图1D所示，本发明设计的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置(也可以称为单门单凸轮的绳驱动机器鱼尾摆动装置)，该单门单凸轮的绳驱动机器鱼尾摆动装置包括有可换轴门式机构1、机器鱼尾2、盘型凸轮驱动机构3、底座4、A拉绳5A、B拉绳5B、A立柱6A和B立柱6B。底座4上设有用于安装限位的安装孔。如用于固定安装A立柱6A与B立柱6B的安装孔。如用于固定安装A支架3I与B支架3J的安装孔。如用于固定安装A连接角件1L、B连接角件1M、C连接角件1N和D连接角件1P的安装孔。
盘状凸轮驱动机构3
参见图1、图1A、图1B、图1C、图2所示，盘型凸轮驱动机构3包括有凸轮3A、联轴器3B、直流电机3C、A滑块3E、B滑块3F、A长键3G、B长键3H、A支架3I、B支架3J、A导轨3K和B导轨3L。
参见图2A所示，凸轮3A是以r1为基圆半径，r2为最大半径的盘状凸轮。凸轮3A的一半为凸轮基圆轮廓3A3，凸轮3A的另一半为凸轮凸缘轮廓3A4。凸轮3A上设有AA通孔3A1，AA螺钉3A2穿过AA通孔3A1后螺纹连接在联轴器3B上。
在凸轮3A的运动过程中，凸轮基圆轮廓3A3与滑块(A滑块3E或B滑块3F)之间始终无力的作用，而是通过凸轮凸缘轮廓3A4与滑块(A滑块3E或B滑块3F)之间的交替接触，来使滑块(A滑块3E或B滑块3F)沿导轨(A导轨3K或B导轨3L)移动带动拉绳(A拉绳5A或B拉绳5B)运动，进而拉动第一门1A，最终实现第一门1A有规律的往复摆动，从而实现机器鱼尾2有规律的往复摆动(因为机器鱼尾2安装在第一门1A上)。
联轴器3B上设有AA螺纹孔3B1和盲孔3B2，AA螺纹孔3B1用于放置AA螺钉3A2，盲孔3B2用于放置销钉3D。
直流电机3C的输出轴通过销钉3D与联轴器3B的下端固定，凸轮3A通过AA螺钉3A2与联轴器3B的面板固定。直流电机3C通过底座4支撑并固定于底座4上。
参见图2所示，A滑块3E与B滑块3F的结构相同。A滑块3E上设有AB通孔3E1、AC通孔3E2，其中AC通孔3E2中设有完全贯穿的A键槽3E3；AB通孔3E1用于A拉绳5A的一端穿过，且使A拉绳5A可在AB通孔3E1中滑动；AC通孔3E2用于A导轨3K穿过，且在A键槽3E3和C键槽3K1中放置A长键3G，通过A长键3G实现A滑块3E与A导轨3K的安装。
参见图2所示，B滑块3F上设有AD通孔3E1、AE通孔3F2，其中AD通孔3F2中设有完全贯穿的B键槽3F3；AD通孔3F1用于B拉绳5B的一端穿过，且使B拉绳5B在AD通孔3F1中滑动；AE通孔3F2用于B导轨3L穿过，且在B键槽3F3和D键槽中放置B长键3H，通过B长键3H实现B滑块3F与B导轨3L的安装。
参见图2所示，A导轨3K与B导轨3L的结构相同。A导轨3K上设有C键槽3K1，C键槽3K1用于放置A长键3G。B导轨3L上设有D键槽(图中未示出，其结构与C键槽3K1相同)，D键槽用于放置B长键3H。
参见图2所示，A支架3I与B支架3L的结构相同。A支架3I的立板上安装有A导轨3K的一端，A支架3I的底部固定在底座4上。B支架3L的立板上安装有B导轨3L的一端，B支架3L的底部固定在底座4上。A支架3I与B支架3L保持平行，且固定安装在底座4的两侧。
在本发明中，凸轮3A设计为具有半径r1和半径r2的盘状凸轮。在直流电机的驱动下，利用凸轮3A周期性的转动来带动可换轴门式机构1的摆动，进而实现机器鱼尾2的有规律摆动。通过凸轮3A的结构设计，将复杂重复运动规律的控制问题转化为凸轮3A外形结构设计，只需直流电机匀速转动即可实现可换轴门式机构1相应的复杂重复运动。
机器鱼尾2
参见图1、图1A、图1B、图1C、图1D、图1E所示，机器鱼尾2上设有连接盘2A和仿生鱼尾2B，连接盘2A安装在可换轴门式机构1的第一门1A的BA通孔1A1处。所述连接盘2A上设有通孔，通过在通孔中放置螺钉实现将机器鱼尾2与可换轴门式机构1的第一门1A的固定。
可换轴门式机构1
参见图1、图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图3所示，可换轴门式机构1包括有第一门1A、A门框1B、B门框1C、A弹簧挂架1J、B弹簧挂架1K、A弹簧1H、B弹簧1I、连接角件(1L、1M、1N、1P)和A组滑动轴承(1-1)、B组滑动轴承(1-2)。
参见图3所示，第一门1A的左端称为左端部1A-1，第一门1A的右端称为右端部1A-2。第一门1A的中心部位设有减重用的BA通孔1A1。该BA通孔1A1处安装有机器鱼尾2的连接盘。
第一门1A的左端部1A-1设有A半开口轴套1A2、A凸块1A3、A滑动轴承支撑端1A4、B滑动轴承支撑端1A5；所述A凸块1A3上设有BB通孔1A31和BC通孔1A32；BB通孔1A31用于系A拉绳5A的一端，A拉绳5A的另一端系在A立柱6A上；BC通孔1A32用于钩挂A弹簧1H的一端，A弹簧1H的另一端钩挂在A弹簧挂架1J的悬台1J1上。所述A滑动轴承支撑端1A4上设有BD通孔1A41；所述B滑动轴承支撑端1A5上设有BE通孔1A51；BD通孔1A41与BE通孔1A51内放置有C定位螺栓1F(如图1E所示)，A滑动轴承支撑端1A4与B滑动轴承支撑端1A5之间放置并固定有C套筒转轴1F1。
第一门1A的右端部1A-2设有B半开口轴瓦1A6、B凸块1A7、C滑动轴承支撑端1A8、D滑动轴承支撑端1A9；所述B凸块1A7上设有BF通孔1A71和BG通孔1A72；BF通孔1A71用于系B拉绳5B的一端，B拉绳5B的另一端系在B立柱6B上；BG通孔1A72用于钩挂B弹簧1I的一端，B弹簧1I的另一端钩挂在B弹簧挂架1K的悬台1K1上。所述C滑动轴承支撑端1A8上设有BH通孔1A81；所述D滑动轴承支撑端1A9上设有BI通孔1A91；BH通孔1A81与BI通孔1A91内放置有D定位螺栓1G(如图1E所示)，C滑动轴承支撑端1A8与D滑动轴承支撑端1A9之间放置并固定有D套筒转轴1G1。
参见图3所示，A门框1B与B门框1C的结构相同。
A门框1B上设有E滑动轴承支撑端1B1、F滑动轴承支撑端1B2、C半开口轴瓦1B3；所述E滑动轴承支撑端1B1上设有BJ通孔1B11；所述F滑动轴承支撑端1B2上设有BK通孔1B21；BJ通孔1B11与BK通孔1B21内放置有A定位螺栓1D(如图1E所示)，E滑动轴承支撑端1B1与F滑动轴承支撑端1B2之间放置并固定有A套筒转轴1D1。
B门框1C上设有G滑动轴承支撑端1C1、H滑动轴承支撑端1C2、D半开口轴瓦1C3；所述G滑动轴承支撑端1C1上设有BL通孔1C11；所述H滑动轴承支撑端1C2上设有BM通孔1C21；BL通孔1C11与BM通孔1C21内放置有B定位螺栓1E(如图1E所示)，G滑动轴承支撑端1C1与H滑动轴承支撑端1C2之间放置并固定有B套筒转轴1E1。
参见图3所示，A弹簧挂架1J与B弹簧挂架1K的结构相同。
A弹簧挂架1J上设有悬台1J1，悬台1J1上设有BN通孔1J2，BN通孔1J2用于A弹簧1H的一端穿过，使A弹簧1H钩挂在悬台1J1上。A弹簧挂架1J的固定台1J3通过螺钉固定在A门框1B上。A弹簧1H的另一端钩挂在A门框1B的A凸块1A3的BB通孔1A32上。
B弹簧挂架1K上设有悬台1K1，悬台1K1上设有BO通孔1K2，BO通孔1K2用于B弹簧1I的一端穿过，使B弹簧1I钩挂在悬台1K1上。B弹簧挂架1K的固定台1K3通过螺钉固定在B门框1C上。B弹簧1I的另一端钩挂在B门框1C的B凸块1A7的BG通孔1A72上。
参见图3所示，连接角件组件是指具有L形构型的四个结构相同的A连接角件1L、B连接角件1M、C连接角件1N和D连接角件1P。
A连接角件1L的一臂板与B连接角件1M的一臂板相对放置，且夹持住A门框1B的下端，并通过螺钉与螺母实现将A门框1B的下端与A连接角件1L和B连接角件1M的固定。A连接角件1L的另一臂板与B连接角件1M的另一臂板通过螺钉固定在底座4上。
C连接角件1N的一臂板与D连接角件1P的一臂板相对放置，且夹持住B门框1C的下端，并通过螺钉与螺母实现将B门框1C的下端与C连接角件1N和D连接角件1P的固定。C连接角件1N的另一臂板与D连接角件1P的另一臂板通过螺钉固定在底座4上。
参见图3所示，滑动轴承是由半开口轴瓦、定位螺栓和套筒转轴构成。即A半开口轴瓦1A2、A定位螺栓1D和A套筒转轴1D1构成A组滑动轴承。B半开口轴瓦1A6、B定位螺栓1E和B套筒转轴1E1构成B组滑动轴承。C半开口轴瓦1B3、C定位螺栓1F和C套筒转轴1F1构成C组滑动轴承。D半开口轴瓦1C3、D定位螺栓1G和D套筒转轴1G1构成D组滑动轴承。
A定位螺栓1D的一端顺次穿过E滑动轴承支撑端1B1上的BJ通孔1B11、A套筒转轴1D1、F滑动轴承支撑端1B2上的BK通孔1B21后，螺纹连接上螺母；A半开口轴瓦1A2位于A套筒转轴1D1处。
B定位螺栓1E的一端顺次穿过G滑动轴承支撑端1C1上的BL通孔1C11、B套筒转轴1E1、H滑动轴承支撑端1C2上的BM通孔1C21后，螺纹连接上螺母；B半开口轴瓦1A6位于B套筒转轴1E1处。
C定位螺栓1F的一端顺次穿过A滑动轴承支撑端1A4上的BD通孔1A41、C套筒转轴1F1、B滑动轴承支撑端1A5上的BE通孔1A51后，螺纹连接上螺母；C半开口轴瓦1B3位于C套筒转轴1F1处。
D定位螺栓1G的一端顺次穿过C滑动轴承支撑端1A8上的BH通孔1A81、D套筒转轴1G1、D滑动轴承支撑端1A9上的BI通孔1A91后，螺纹连接上螺母；D半开口轴瓦1C3位于D套筒转轴1G1处。
可换轴门式机构1的换轴方式：
参见图6A、图6B、图6C、图7A、图7B、图7C所示，在本发明中，第一门1A上的A半开口轴瓦1A2、A门框1B上的C半开口轴瓦1B3、A定位螺栓1D、A套筒转轴1D1、C定位螺栓1F和C套筒转轴1F1构成A组滑动轴承1-1。当以A组滑动轴承1-1为转轴时，第一门1A上的A半开口轴瓦1A2和C套筒转轴1F1分别与A门框1B上的A套筒转轴1D1和C半开口轴瓦1B3共同配合构成定轴转轴；与此同时，B组滑动轴承1-2的B半开口轴瓦1A6与B套筒转轴1E1分离，D套筒转轴1G1与D半开口轴瓦1C3分离。
在本发明中，第一门1A上的B半开口轴瓦1A6、B门框1C上的D半开口轴瓦1C3、B定位螺栓1E、B套筒转轴1E1、D定位螺栓1G和D套筒转轴1G1构成B组滑动轴承1-2。当以B组滑动轴承1-2为转轴时，第一门1A上的B半开口轴瓦1A6和D套筒转轴1G1分别与B门框1C上的B套筒转轴1E1和D半开口轴瓦1C3共同配合构成定轴转轴；与此同时，A组滑动轴承1-1的A半开口轴瓦1A2与A套筒转轴1D1分离，C套筒转轴1F1与B套筒转轴1E1分离。
参见图6A、图6B、图6C所示，在初始位置时，第一门1A与A门框1B通过A组滑动轴承1-1实现活动连接；第一门1A与B门框1C通过B组滑动轴承1-2实现活动连接；A半开口轴瓦1A2与C半开口轴瓦1B3不重合、B半开口轴瓦1A6与D半开口轴瓦1C3不重合，均可以实现开门分离动作。
参见图7A、图7B、图7C、图8所示，第一门1A的一侧B半开口轴瓦1A6与B套筒转轴1E1分离，D套筒转轴1G1与D半开口轴瓦1C3分离；第一门1A另一侧的A组滑动轴承1-1由于A半开口轴瓦1A2与C半开口轴瓦1B3部分重合，则可限制该侧的A组滑动轴承1-1无法垂直分离，从而实现定轴转动。
在本发明中，可换轴门式机构1作为转动关节，第一门1A的两侧与A门框1B、B门框1C相配合，且通过滑动轴承(1-1、1-2)实现转动。
单门单凸轮的绳驱动机器鱼尾摆动装置的装配：
参见图1、图1A、图1B、图1C、图1D、图1E所示，直流电机安装在底座4上，且位于凸轮3的下方。A立柱6A与B立柱6B保持平行且安装在底座4的同一端，底座4的另一端上安装有可换轴门式机构1。盘状凸轮驱动机构3安装在可换轴门式机构1与两根立柱(A立柱6A和B立柱6B)之间。A拉绳5A的一端系在A立柱6A上，A拉绳5A的另一端穿过A滑块3E上的AB通孔3E1、第一门1A的A凸块1A3上的BB通孔1A31后，打结系在A凸块1A3上。B拉绳5B的一端系在B立柱6B上，B拉绳5B的另一端穿过B滑块3F上的AD通孔3F1、第一门1A的B凸块1A7上的BF通孔1A71后，打结系在B凸块1A7上。A弹簧1H的一端系在A弹簧挂架1J的悬台1J1上，A弹簧1H的另一端系在第一门1A的A凸块1A3上。B弹簧1I的一端系在B弹簧挂架1K的悬台1K1上，B弹簧1I的另一端系在第一门1A的B凸块1A7上。
单门单凸轮的绳驱动机器鱼尾摆动装置的运动过程，参见图1、图1B、图1C、图1D、图1E所示：
(A)在直流电机3C的驱动下，凸轮3A转动；
(B)(如图1D所示)当凸轮3A的凸轮基圆轮缘3A3运动至A滑块3E(A滑块3E与凸轮3A的凸轮基圆轮缘3A3不接触)，同时凸轮3A的凸轮凸缘轮廓3A4运动至B滑块3F时，B滑块3F被凸轮凸缘轮廓3A4产生的推力f1向外推动；
(C)因为B滑块3F上安装有B拉绳5B，使得B拉绳5B向外移动，在B拉绳5B与B弹簧1I的拉力作用f2下，第一门1A的B端部1A-2离开B门框1C；
(D)在直流电机3C的继续驱动下，当凸轮3A的凸轮基圆轮缘3A3运动至B滑块3F(B滑块3F与凸轮3A的凸轮基圆轮缘3A3不接触)，同时凸轮3A的凸轮凸缘轮廓3A4运动至A滑块3E时，A滑块3E被凸轮凸缘轮廓3A4产生的推力向外推动；
(E)因为A滑块3E上安装有A拉绳5A，使得A拉绳5A向外移动，在A拉绳5A与A弹簧1H的拉力作用下，第一门1A的A端部1A-1离开A门框1B；
(F)在直流电机3C的工作状态(输出轴圆周转动)下，重复(B)-(E)从而实现了第一门1A的往复摆动。
参见图1、图1B、图1C、图1D、图1E、图3所示，在直流电机3C的驱动下，凸轮3A转动；一方面在B拉绳5B与B弹簧1I的拉力作用下，第一门1A的右端部与B门框1C上的B滑动轴承会分离；同时，第一门1A的左端部与A门框1B上的A滑动轴承保持与AB轴线同轴。另一方面在直流电机3C的继续驱动下，凸轮3A的凸轮凸缘轮廓3A4转动至A滑块3E处，在A拉绳5A与A弹簧1H的拉力作用下，第一门1A的左端部与A门框1B上的A滑动轴承会分离；同时，第一门1A的右端部与B门框1C上的B滑动轴承保持与CD轴线同轴。
当第一门1A的右端部绕CD轴线转动的同时，第一门1A的左端部绕AB轴线同轴旋转，上下两个半圆形的A轴瓦1A2和B轴瓦1B3经旋转包围范围大于二分之一圆周，故可实现以第一门1A的两个虚拟轴线(AB轴线、CD轴线)为轴的定轴转动。
第二种结构：双层的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置
参见图4A、图4B、图4C和图4D所示，为了实现两个运动执行端(2、20)的摆动，本发明在图1所示的结构上，在盘型凸轮驱动机构3中增加了第二凸轮30A、三根支撑立柱30B、第二A滑块30E、第二B滑块30F、第二A导轨30K、第二B导轨30L；在可换轴门式机构1中增加了第二门10A；为了实现所述第二门10A有规律往复摆动，增加了第二A拉绳50A和第二B拉绳50B。
三根支撑立柱30B固定在第二凸轮30A的下面板与凸轮3A的上面板之间，两个凸轮(3、30A)之间的相对位置固定。在直流电机3C的驱动下，当凸轮3A转动时，第二凸轮30A也同时转动。
第二A滑块30E安装在第二A导轨30K上，且第二A导轨30K的另一端固定在A支架3I上。第二B滑块30F安装在第二B导轨30L上，且第二B导轨30L的另一端固定在B支架3J上。
第二门10A的背部固定有第二机器鱼尾20。第二A拉绳50A的一端固定在A立柱6A上，第二A拉绳50A的另一端穿过第二A滑块30E上的通孔、第二门10A的第二A凸块10A3上的通孔后，打结系在第二A凸块10A3上。第二B拉绳50B的一端固定在B立柱6B上，第二B拉绳50B的另一端穿过第二B滑块30F上的通孔、第二门10A的第二B凸块10A7上的通孔后，打结系在第二B凸块10A7上。
第二种结构的运动过程：
参见图4A、图4B、图4C和图4D所示，在直流电机3C的驱动下，凸轮3A和第二凸轮30A同步转动。凸轮3A负责驱动第一门1A有规律往复摆动，第二凸轮30A负责驱动第二门10A有规律往复摆动。门(1、10A)的运动过程与单门单凸轮的线驱动绳驱动机器鱼尾摆动装置。
第三种结构：多层凸轮的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置
参见图5A、图5B、图5C和图5D所示，为了实现第一门1A的多种规律可切换的摆动方式，本发明设计了不同凸缘尺寸的第三凸轮300结构。
参见图5E、图5F、图5G所示，第三凸轮300为一体成型结构体。第三凸轮300在厚度方向上的一端设有D基圆轮廓300D，另一端层叠设有A凸缘300A、B凸缘300B和C凸缘300C，B凸缘300B位于A凸缘300A与C凸缘300C之间。
在本发明中，根据运动末端的不同运动规律需要，逆向设计第三凸轮300成一端有不同外凸缘的结构，通过设置的第一门1A的运动方式，在直流电机3C的驱动下，当拉绳(5A、5B)与不同外凸缘的第三凸轮300接触时，能够实现不摆动规律的第一门1A的摆动。
第三种结构的运动过程：
参见图5A、图5B、图5C和图5D所示，如图5A、和图5B状态为摆动平衡位置，如图5C和图5D状态为摆动非平衡位置。
当第三凸轮300转动至平衡位置时，沿凸轮300的厚度方向移动凸轮300使其相应的凸缘(A凸缘300A、B凸缘300B与C凸缘300C)在水平方向与两侧的滑块(3E、3F)对准；然后，分别通过第三凸轮300的基圆轮廓、凸缘轮廓与滑块(3E、3F)的接触与非接触，实现第一门1A的摆动。
在多层凸轮的凸轮线驱动绳驱动机器鱼尾摆动装置中。如欲在运动过程中切换摆动规律，则可在第三凸轮300转动至平衡位置时，再厚度方向移动凸轮300使其相应的凸缘(A凸缘300A、B凸缘300B与C凸缘300C)在水平方向与两侧的滑块(3E、3F)对准。
本发明是一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，所要解决的是如何用仿生驱动手段实现机器鱼尾鳍重复规律摆动的技术问题，本发明装置采用可换轴门式机构与凸轮相结合，利用凸轮周期转动模拟激励肌肉规律收缩作用的肌电信号的作用效果，从仿生角度实现了驱动机器鱼尾鳍的摇摆运动；将机器鱼复杂重复运动规律的控制问题转化为凸轮外形结构设计问题，只需直流电机匀速转动即可实现机器鱼对尾鳍控制系统相应的复杂重复运动，可以将尾鳍控制问题简化。

Claims (9)

1.一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，该绳驱动机器鱼尾摆动装置包括有机器鱼尾(2)；其特征在于：该绳驱动机器鱼尾摆动装置还包括有可换轴门式机构(1)、盘型凸轮驱动机构(3)、底座(4)、A拉绳(5A)、B拉绳(5B)、A立柱(6A)和B立柱(6B)；其中，A门框(1B)与B门框(1C)的结构相同；A立柱(6A)与B立柱(6B)的结构相同；
可换轴门式机构(1)包括有第一门(1A)、A门框(1B)、B门框(1C)、A弹簧挂架(1J)、B弹簧挂架(1K)、A弹簧(1H)、B弹簧(1I)、连接角件(1L、1M、1N、1P)和A组滑动轴承(1-1)、B组滑动轴承(1-2)；
第一门(1A)的中心部位设有减重用的BA通孔(1A1)；
第一门(1A)的左端部(1A-1)设有A半开口轴套(1A2)、A凸块(1A3)、A滑动轴承支撑端(1A4)、B滑动轴承支撑端(1A5)；
所述A凸块(1A3)上设有BB通孔(1A31)和BC通孔(1A32)；BB通孔(1A31)用于系A拉绳(5A)的一端，A拉绳(5A)的另一端系在A立柱(6A)上；BC通孔(1A32)用于钩挂A弹簧(1H)的一端，A弹簧(1H)的另一端钩挂在A弹簧挂架(1J)的悬台(1J1)上；
所述A滑动轴承支撑端(1A4)上设有BD通孔(1A41)；
所述B滑动轴承支撑端(1A5)上设有BE通孔(1A51)；BD通孔(1A41)与BE通孔(1A51)内放置有C定位螺栓(1F)，A滑动轴承支撑端(1A4)与B滑动轴承支撑端(1A5)之间放置并固定有C套筒转轴(1F1)；
第一门(1A)的右端部(1A-2)设有B半开口轴瓦(1A6)、B凸块(1A7)、C滑动轴承支撑端(1A8)、D滑动轴承支撑端(1A9)；
所述B凸块(1A7)上设有BF通孔(1A71)和BG通孔(1A72)；BF通孔(1A71)用于系B拉绳(5B)的一端，B拉绳(5B)的另一端系在B立柱(6B)上；BG通孔(1A72)用于钩挂B弹簧(1I)的一端，B弹簧(1I)的另一端钩挂在B弹簧挂架(1K)的悬台(1K1)上；
所述C滑动轴承支撑端(1A8)上设有BH通孔(1A81)；
所述D滑动轴承支撑端(1A9)上设有BI通孔(1A91)；BH通孔(1A81)与BI通孔(1A91)内放置有D定位螺栓(1G)，C滑动轴承支撑端(1A8)与D滑动轴承支撑端(1A9)之间放置并固定有D套筒转轴(1G1)；
A门框(1B)上设有E滑动轴承支撑端(1B1)、F滑动轴承支撑端(1B2)、C半开口轴瓦(1B3)；
所述E滑动轴承支撑端(1B1)上设有BJ通孔(1B11)；
所述F滑动轴承支撑端(1B2)上设有BK通孔(1B21)；BJ通孔(1B11)与BK通孔(1B21)内放置有A定位螺栓(1D)，E滑动轴承支撑端(1B1)与F滑动轴承支撑端(1B2)之间放置并固定有A套筒转轴(1D1)；
B门框(1C)上设有G滑动轴承支撑端(1C1)、H滑动轴承支撑端(1C2)、D半开口轴瓦(1C3)；
所述G滑动轴承支撑端(1C1)上设有BL通孔(1C11)；
所述H滑动轴承支撑端(1C2)上设有BM通孔(1C21)；BL通孔(1C11)与BM通孔(1C21)内放置有B定位螺栓(1E)，G滑动轴承支撑端(1C1)与H滑动轴承支撑端(1C2)之间放置并固定有B套筒转轴(1E1)；
A弹簧挂架(1J)与B弹簧挂架(1K)的结构相同；
A弹簧挂架(1J)上设有悬台(1J1)，悬台(1J1)上设有BN通孔(1J2)，BN通孔(1J2)用于A弹簧(1H)的一端穿过，使A弹簧(1H)钩挂在悬台(1J1)上；A弹簧挂架(1J)的固定台(1J3)通过螺钉固定在A门框(1B)上；A弹簧(1H)的另一端钩挂在A门框(1B)的A凸块(1A3)的BB通孔(1A32)上；
B弹簧挂架(1K)上设有悬台(1K1)，悬台(1K1)上设有BO通孔(1K2)，BO通孔(1K2)用于B弹簧(1I)的一端穿过，使B弹簧(1I)钩挂在悬台(1K1)上；B弹簧挂架(1K)的固定台(1K3)通过螺钉固定在B门框(1C)上；B弹簧(1I)的另一端钩挂在B门框(1C)的B凸块(1A7)的BG通孔(1A72)上；
所述连接角件组件是指具有L形构型的四个结构相同的A连接角件(1L)、B连接角件(1M)、C连接角件(1N)和D连接角件(1P)；
A连接角件(1L)的一臂板与B连接角件(1M)的一臂板相对放置，且夹持住A门框(1B)的下端，并通过螺钉与螺母实现将A门框(1B)的下端与A连接角件(1L)和B连接角件(1M)的固定；A连接角件(1L)的另一臂板与B连接角件(1M)的另一臂板通过螺钉固定在底座(4)上；
C连接角件(1N)的一臂板与D连接角件(1P)的一臂板相对放置，且夹持住B门框(1C)的下端，并通过螺钉与螺母实现将B门框(1C)的下端与C连接角件(1N)和D连接角件(1P)的固定；C连接角件(1N)的另一臂板与D连接角件(1P)的另一臂板通过螺钉固定在底座(4)上；
A半开口轴瓦(1A2)、A定位螺栓(1D)和A套筒转轴(1D1)构成A组滑动轴承。B半开口轴瓦(1A6)、B定位螺栓(1E)和B套筒转轴(1E1)构成B组滑动轴承。C半开口轴瓦(1B3)、C定位螺栓(1F)和C套筒转轴(1F1)构成C组滑动轴承。D半开口轴瓦(1C3)、D定位螺栓(1G)和D套筒转轴(1G1)构成D组滑动轴承。
A定位螺栓(1D)的一端顺次穿过E滑动轴承支撑端(1B1)上的BJ通孔(1B11)、A套筒转轴(1D1)、F滑动轴承支撑端(1B2)上的BK通孔(1B21)后，螺纹连接上螺母；A半开口轴瓦(1A2)位于A套筒转轴(1D1)处。
B定位螺栓(1E)的一端顺次穿过G滑动轴承支撑端(1C1)上的BL通孔(1C11)、B套筒转轴(1E1)、H滑动轴承支撑端(1C2)上的BM通孔(1C21)后，螺纹连接上螺母；B半开口轴瓦(1A6)位于B套筒转轴(1E1)处。
C定位螺栓(1F)的一端顺次穿过A滑动轴承支撑端(1A4)上的BD通孔(1A41)、C套筒转轴(1F1)、B滑动轴承支撑端(1A5)上的BE通孔(1A51)后，螺纹连接上螺母；C半开口轴瓦(1B3)位于C套筒转轴(1F1)处。
D定位螺栓(1G)的一端顺次穿过C滑动轴承支撑端(1A8)上的BH通孔(1A81)、D套筒转轴(1G1)、D滑动轴承支撑端(1A9)上的BI通孔(1A91)后，螺纹连接上螺母；D半开口轴瓦(1C3)位于D套筒转轴(1G1)处。
盘型凸轮驱动机构(3)包括有凸轮(3A)、联轴器(3B)、直流电机(3C)、A滑块(3E)、B滑块(3F)、A长键(3G)、B长键(3H)、A支架(3I)、B支架(3J)、A导轨(3K)和B导轨(3L)；
凸轮(3A)上设有AA通孔(3A1)，AA螺钉(3A2)穿过AA通孔(3A1)后螺纹连接在联轴器(3B)上；
联轴器(3B)上设有AA螺纹孔(3B1)和盲孔(3B2)，AA螺纹孔(3B1)用于放置AA螺钉(3A2)，盲孔(3B2)用于放置销钉(3D)；
直流电机(3C)的输出轴通过销钉(3D)与联轴器(3B)的下端固定，凸轮(3A)通过AA螺钉(3A2)与联轴器(3B)的面板固定；直流电机(3C)通过底座(4)支撑并固定于底座(4)上；
A滑块(3E)与B滑块(3F)的结构相同；
A滑块(3E)上设有AB通孔(3E1)、AC通孔(3E2)，其中AC通孔(3E2)中设有完全贯穿的A键槽(3E3)；AB通孔(3E1)用于A拉绳(5A)的一端穿过，且使A拉绳(5A)可在AB通孔(3E1)中滑动；AC通孔(3E2)用于A导轨(3K)穿过，且在A键槽(3E3)和C键槽(3K1)中放置A长键(3G)，通过A长键(3G)实现A滑块(3E)与A导轨(3K)的安装；
B滑块(3F)上设有AD通孔(3E1)、AE通孔(3F2)，其中AD通孔(3F2)中设有完全贯穿的B键槽(3F3)；AD通孔(3F1)用于B拉绳(5B)的一端穿过，且使B拉绳(5B)在AD通孔(3F1)中滑动；AE通孔(3F2)用于B导轨(3L)穿过，且在B键槽(3F3)和D键槽中放置B长键(3H)，通过B长键(3H)实现B滑块(3F)与B导轨(3L)的安装；
A导轨(3K)与B导轨(3L)的结构相同；A导轨(3K)上设有C键槽(3K1)，C键槽(3K1)用于放置A长键(3G)；B导轨(3L)上设有D键槽，该D键槽与C键槽(3K1)的结构相同，D键槽用于放置B长键(3H)；
A支架(3I)与B支架(3L)的结构相同；A支架(3I)的立板上安装有A导轨(3K)的一端，A支架(3I)的底部固定在底座(4)上；B支架(3L)的立板上安装有B导轨(3L)的一端，B支架(3L)的底部固定在底座(4)上；A支架(3I)与B支架(3L)保持平行，且固定安装在底座(4)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，其特征在于的运动规律为：
(A)在直流电机(3C)的驱动下，凸轮(3A)转动；
(B)当凸轮(3A)的凸轮基圆轮缘(3A3)运动至A滑块(3E)，且A滑块(3E)与凸轮(3A)的凸轮基圆轮缘(3A3)不接触，同时凸轮(3A)的凸轮凸缘轮廓(3A4)运动至B滑块(3F)时，B滑块(3F)被凸轮凸缘轮廓(3A4)产生的推力f1向外推动；
(C)因为B滑块(3F)上安装有B拉绳(5B)，使得B拉绳(5B)向外移动，在B拉绳(5B)与B弹簧(1I)的拉力作用f2下，第一门(1A)的B端部(1A-2)离开B门框(1C)；
(D)在直流电机(3C)的继续驱动下，当凸轮(3A)的凸轮基圆轮缘(3A3)运动至B滑块(3F)，且B滑块(3F)与凸轮(3A)的凸轮基圆轮缘(3A3)不接触，同时凸轮(3A)的凸轮凸缘轮廓(3A4)运动至A滑块(3E)时，A滑块(3E)被凸轮凸缘轮廓(3A4)产生的推力向外推动；
(E)因为A滑块(3E)上安装有A拉绳(5A)，使得A拉绳(5A)向外移动，在A拉绳(5A)与A弹簧(1H)的拉力作用下，第一门(1A)的A端部(1A-1)离开A门框(1B)；
(F)在直流电机(3C)的工作状态下，重复(B)-(E)从而实现了第一门(1A)的往复摆动。
3.根据权利要求1所述的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，其特征在于：凸轮(3A)设计为具有半径r1和半径r2的盘状凸轮；在直流电机(3C)的驱动下，利用凸轮(3A)周期性的转动来带动可换轴门式机构(1)的摆动，进而实现机器鱼尾(2)的有规律摆动。
4.根据权利要求1所述的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，其特征在于：通过凸轮(3A)的结构设计，将复杂重复运动规律的控制问题转化为凸轮(3A)外形结构设计，只需直流电机匀速转动即可实现可换轴门式机构(1)相应的复杂重复运动。
5.根据权利要求1所述的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，其特征在于：可换轴门式机构(1)的换轴方式为；
第一门(1A)上的A半开口轴瓦(1A2)、A门框(1B)上的C半开口轴瓦(1B3)、A定位螺栓(1D)、A套筒转轴(1D1)、C定位螺栓(1F)和C套筒转轴(1F1)构成A组滑动轴承(1-1)；当以A组滑动轴承(1-1)为转轴时，第一门(1A)上的A半开口轴瓦(1A2)和C套筒转轴(1F1)分别与A门框(1B)上的A套筒转轴(1D1)和C半开口轴瓦(1B3)共同配合构成定轴转轴；与此同时，B组滑动轴承(1-2)的B半开口轴瓦(1A6)与B套筒转轴(1E1)分离，D套筒转轴(1G1)与D半开口轴瓦(1C3)分离；
第一门(1A)上的B半开口轴瓦(1A6)、B门框(1C)上的D半开口轴瓦(1C3)、B定位螺栓(1E)、B套筒转轴(1E1)、D定位螺栓(1G)和D套筒转轴(1G1)构成B组滑动轴承(1-2)；当以B组滑动轴承(1-2)为转轴时，第一门(1A)上的B半开口轴瓦(1A6)和D套筒转轴(1G1)分别与B门框(1C)上的B套筒转轴(1E1)和D半开口轴瓦(1C3)共同配合构成定轴转轴；与此同时，A组滑动轴承(1-1)的A半开口轴瓦(1A2)与A套筒转轴(1D1)分离，C套筒转轴(1F1)与B套筒转轴(1E1)分离。
6.根据权利要求1所述的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，其特征在于：为了实现两个运动执行端(2、20)的摆动，通过增加凸轮驱动机构(3)既能完成；即增加了第二凸轮(30A)、三根支撑立柱(30B)、第二A滑块(30E)、第二B滑块(30F)、第二A导轨(30K)、第二B导轨(30L)；在可换轴门式机构(1)中增加了第二门(10A)；为了实现所述第二门(10A)有规律往复摆动，增加了第二A拉绳(50A)和第二B拉绳(50B)；通过一个直流电机(3C)带动凸轮(3A)和第二凸轮(30A)同时转动，实现了执行端(2、20)的同步摆动。
7.根据权利要求1所述的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，其特征在于：为了实现第一门(1A)的多种规律可切换的摆动方式，设计了沿第三凸轮(300)厚度方向为不同凸缘的第三凸轮(300)结构。
8.根据权利要求7所述的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，其特征在于：第三凸轮(300)为一体成型结构体；第三凸轮(300)在厚度方向上的一端设有D基圆轮廓(300D)，另一端层叠设有A凸缘(300A)、B凸缘(300B)和C凸缘(300C)，B凸缘(300B)位于A凸缘(300A)与C凸缘(300C)之间。
9.根据权利要求7所述的一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，其特征在于：当第三凸轮(300)转动至平衡位置时，沿凸轮(300)的厚度方向移动凸轮(300)使其相应的凸缘(A凸缘300A、B凸缘300B与C凸缘300C)在水平方向与两侧的滑块(3E、3F)对准；然后，分别通过第三凸轮(300)的基圆轮廓、凸缘轮廓与滑块(3E、3F)的接触与非接触，实现第一门(1A)的摆动。
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