CN110588932B - 基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器 - Google Patents
基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110588932B CN110588932B CN201910873151.0A CN201910873151A CN110588932B CN 110588932 B CN110588932 B CN 110588932B CN 201910873151 A CN201910873151 A CN 201910873151A CN 110588932 B CN110588932 B CN 110588932B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tail
- fin
- module
- head
- driving module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
- B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
Abstract
本发明一种基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,属于仿生水下航行器领域;包括左侧胸鳍驱动模块50、右侧胸鳍驱动模块51、头部及躯干控制模块52、尾鳍驱动模块53和蒙皮54;头部及躯干控制模块52为整个仿生航行器的躯干和控制部分;左侧胸鳍驱动模块50和右侧胸鳍驱动模块51为两个对称组件,分别安装于头部及躯干控制模块52的两侧;尾鳍驱动模块53安装于头部及躯干控制模块52的尾端;采用多鳍条胸鳍与串联关节尾鳍结构,使航行器同时具有高转向机动性与高俯仰机动性的特点,且运动速度快加速性能好。该航行器的运动速度可达每秒2倍身长,同时可以做到无运动速度下零半径旋转、倒游等现有胸尾鳍推进形式仿生航行器所无法完成的动作。
Description
技术领域
本发明属于仿生水下航行器领域,具体涉及一种基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器。
背景技术
进入二十一世纪以来,海洋资源逐渐成为世界各国经济发展的重要部分,海洋领土完整安全的地位也不断提高。为更进一步提高我国对海洋资源的利用能力,加强我国海疆安全力量,我国提出了海洋强国战略,将发展海洋经济、维护海洋权益、保护海洋环境、建设海洋强国作为我国的重点发展规划,更推动了我国的水下航行器技术领域的发展。为了维护我国海疆安全,提高在敏感地区和复杂地区港口的侦察监测能力,仿生水下航行器技术得以大力发展。目前的仿生水下航行器,一般分为尾鳍推进模式与胸鳍推进模式两种类型。
然而,现有的尾鳍推动模式仿生水下航行器虽然具有俯仰机动性高、速度快的优点,但转向性差,难以完成无移动速度下的零半径旋转以及倒游运动。胸鳍推进模式仿生水下航行器虽然转向机动性高,但移动速度缓慢,最大移动速度仅能达到每秒0.6 倍身长,且俯仰机动性差,仅依靠胸鳍推进完成俯仰动作对控制方法及衡重调配要求极高。这些缺陷使现有的纯胸鳍和尾鳍推进的仿生水下航行器均难以完成现有的军用侦察及民用探测要求。
经文献检索,授权公告日为2012年5月16日、授权公开号为CN101654147的发明名称为一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼的发明专利,它首次提出了一种基于胸鳍摆动提供推进力,尾部升降舵旋转改变俯仰运动姿态的水下仿生航行器。但由于推进胸鳍机构仅能完成一个自由度的上下扑动,其向前的推进力只能由向上方向的分力提供,前移困难,运行速度低。
经文献检索,授权公告日为2015年7月3日、授权公开号为CN204775934U的发明名称为一种新型水下仿生机器人推进装置的发明专利,它首次提出了一种基于永磁体和线圈等电磁驱动的尾鳍推进装置。但在水下工作时电磁信号易干扰传感器等控制信号,且仅一个尾鳍摆动自由度驱动整个运动装置,俯仰和转向机动性不高。
发明内容
要解决的技术问题:
为了避免现有技术的不足之处,本发明提出一种基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,依靠多鳍条胸鳍模块的扑动完成前进、上浮、下潜、转向等运动,同时串联关节尾鳍模块的协同摆动提升航行器的运动速度及上浮下潜的角度,提高航行器的机动性,同时尾鳍的运动有利于提高移动速度以及保持平衡。本发明具有的特点是:兼具转向与俯仰高机动,运动速度快,加速性能好,长期能在水下完成多项探测工作。
本发明的技术方案是:一种基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,其特征在于:包括左侧胸鳍驱动模块50、右侧胸鳍驱动模块51、头部及躯干控制模块52、尾鳍驱动模块53和蒙皮54;头部及躯干控制模块52为整个仿生航行器的躯干和控制部分;左侧胸鳍驱动模块50和右侧胸鳍驱动模块51为两个对称组件,分别安装于头部及躯干控制模块52的两侧;尾鳍驱动模块53安装于头部及躯干控制模块52的尾端;
所述头部及躯干控制模块52包括通信模块7、探测工作模块8、控制模块9和电源模块10,各模块之间通过导线连接;通信模块7用于通信和定位,探测工作模块8用于探测水中温度、金属离子浓度和氧气浓度,控制模块9用于接收指令并控制各部件的运动,电源模块10用于给整个航行器提供电能;
所述左侧胸鳍驱动模块50包括三个垂直于航行器轴向的鳍条组件,依次沿航行器轴向均布于头部及躯干控制模块52的一侧壁上,三个所述鳍条组件均为曲柄连杆结构,分别由电机控制,用于航行器左侧胸鳍的前、中、后三个位置的定型和驱动,和对称件右侧胸鳍驱动模块51配合能够实现仿蝠鲼的扑翼运动;
所述尾鳍驱动模块53包括尾第一舵机13、尾第一关节12、尾第二舵机14和尾第二关节15;尾第二舵机14固定于头部及躯干控制模块52的尾端,尾第二关节15、尾第一舵机13和尾第一关节12依次固定于尾第二舵机14上;所述尾第一关节12和尾第二关节15为碳纤维板或弹簧钢片的板状结构,通过尾第二舵机14和尾第一舵机13带动尾第二关节15和尾第一关节12的仿蝠鲼尾部运动;
所述蒙皮54为柔性防水材料,包裹于左侧胸鳍驱动模块50、右侧胸鳍驱动模块51、头部及躯干控制模块52和尾鳍驱动模块53外,与四个模块的各形态节点固定。
本发明的进一步技术方案是:所述头部及躯干控制模块52的外壳形状为NACA翼型。
本发明的进一步技术方案是:所述左侧胸鳍驱动模块50的三个所述鳍条组件沿航行器轴向从头部向尾端分别为左第一鳍条组件1、左第二鳍条组件2和左第三鳍条组件3;
所述左第一鳍条组件1包括左第一电机16、左第一电机支架17、左第一曲柄18、左第一滑块19和左第一摇杆20;左第一电机16通过左第一电机支架17固定于头部及躯干控制模块52侧壁前端,其输出轴与左第一曲柄18的一端垂直固定,使得左第一曲柄18能够绕输出轴旋转;左第一滑块19与垂直固定于左第一曲柄18正下方的第一支架铰接;左第一摇杆20的中部与左第一曲柄18的另一端铰接,其下端穿过左第一滑块19上设置的通孔,并保证间隙配合;
所述左第二鳍条组件2包括左第二电机22、左第二电机支架23、左第二曲柄24、左第二一级滑块25、左第二摇杆26、左第二二级滑块27和左第二摆杆28;左第二电机22通过左第二电机支架23固定于头部及躯干控制模块52侧壁中部,其输出轴与左第二曲柄24的一端垂直固定,使得左第二曲柄24能够绕输出轴旋转;左第二一级滑块25与垂直固定于左第二曲柄24正下方的第二支架铰接;左第二摇杆26的上部与第二曲柄24的另一端铰接,其下部穿过左第二一级滑块25上设置的通孔,并保证间隙配合;左第二二级滑块27与第二曲柄24的另一端铰接;左第二摇杆28的中部与左第二摇杆26的顶端铰接,其下部穿过左第二二级滑块27上设置的通孔,并保证间隙配合;
所述左第三鳍条组件3包括左第三电机29、左第三电机支架30和左第三摆杆31;左第三电机29通过左第三电机支架30固定于头部及躯干控制模块52侧壁后端,其输出轴与左第三摆杆31的一端垂直固定,使得左第三摆杆31能够绕输出轴旋转。
本发明的进一步技术方案是:所述左第一摇杆20与左第一曲柄18的铰接处位于左第一摇杆20长度的三分之一。
本发明的进一步技术方案是:所述蒙皮54为珠光布料、POBB薄膜或聚乳酸薄膜的柔性材料。
本发明的进一步技术方案是:还包括浮力控制及抛载模块11,浮力控制及抛载模块11用于当航行器与地面控制中心失联时,通过抛载使航行器获得正浮力,使航行器的天线浮出水面。
本发明的进一步技术方案是:所述尾第一关节12和尾第二关节15采用的碳纤维板为1.5mm或采用0.8mm的弹簧钢片。
有益效果
本发明的有益效果在于:基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,表面采用柔性材料,相较于传统的刚体外壳而言,航行器外观与运动状态更接近实际海洋生物。采用多鳍条胸鳍与串联关节尾鳍结构,使航行器同时具有高转向机动性与高俯仰机动性的特点,且运动速度快,加速性能好。通过实验验证,该航行器的运动速度最大可达每秒2倍身长,远大于过去的每秒0.6倍身长速度。同时,该航行器可以做到无运动速度下零半径旋转、倒游等现有胸尾鳍推进形式仿生航行器所无法完成的动作。可更广泛适用于军用侦察与民用探测等领域。
附图说明
图1是本发明基于胸鳍与腹背式尾鳍联合推进的仿生水下航行器总体结构图;
图2是本发明左侧胸鳍推进的结构图;
图3是本发明右侧胸鳍推进的结构图;
图4是本发明的胸鳍向上扑动时的结构图;
图5是本发明的胸鳍向下扑动时的结构图;
图6是本发明胸鳍自变形零半径转弯运动状态图;
图7是本发明胸鳍扑翼运动状态图;
图8是本发明尾鳍扑翼运动状态图;
附图标记说明:1.左第一鳍条组件、2.左第二鳍条组件、3.左第三鳍条组件、4. 右第一鳍条组件、5.右第二鳍条组件、6.右第三鳍条组件、7.通信模块、8.探测工作模块、9.控制模块、10.电源模块、11.浮力控制及抛载模块、13.尾第一舵机、12.尾第一关节、14.尾第二舵机、15.尾第二关节、16.左第一电机、17.左第一电机支架、 18.左第一曲柄、19.左第一滑块、20.左第一摇杆、22.左第二电机、23.左第二电机支架、24.左第二曲柄、25.左第二一级滑块、26.左第二摇杆、27.左第二二级滑块、28. 左第二摆杆、29.左第三电机、30.左第三电机支架、31.左第三摆杆、32.右第一电机、 33.右第二电机、34.右第三电机,35.右第一电机支架、36.右第二电机支架、37.右三级电机支架,38.右第一滑块、39.右第二一级滑块、40.右第二二级滑块,42.右第一曲柄、43.右第二曲柄、44.右第三曲柄,45.右第一摇杆、46.右第二摇杆、47.右第三摇杆、50.左侧胸鳍驱动模块、51.右侧胸鳍驱动模块、52.头部及躯干控制模块、53. 尾鳍驱动模块、54.蒙皮。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
本发明是一种结合胸鳍与尾鳍推进的仿生水下航行器,包括左侧胸鳍驱动模块50、右侧胸鳍驱动模块51、头部及躯干控制模块52、尾鳍驱动模块53和蒙皮54。航行器的外观为模仿蝠鲼类外观,左侧胸鳍驱动模块50和右侧胸鳍驱动模块51为内部结构均对称设置的两个对称组件,并左右对称固连于控制模块两侧,尾鳍驱动模块53固连于头部及躯干控制模块52尾端。
结合图1-图3叙述胸鳍驱动模块的运动机制,以左侧胸鳍驱动模块50为例。左侧胸鳍驱动模块50由头部、中部、后部三个鳍条组件组成,每个鳍条组件的杆件末端与蒙皮54内部相粘连,使得通过电机控制鳍条组件的运动可以带动整个外部柔性蒙皮进行类似蝠鲼及鸟类扑翼的运动轨迹。三个所述鳍条组件均为曲柄连杆结构,其中头部鳍条组件为二连杆机构,中部鳍条组件为三连杆机构,后部鳍条组件为单摇杆机构。头部、中部、后部三个鳍条组件分别为沿航行器轴向从头部向尾端均布的左第一鳍条组件1、左第二鳍条组件2和左第三鳍条组件3;
所述左第一鳍条组件1包括左第一电机16、左第一电机支架17、左第一曲柄18、左第一滑块19和左第一摇杆20;左第一电机16通过左第一电机支架17固定于头部及躯干控制模块52侧壁前端,其输出轴与左第一曲柄18的一端固定;左第一滑块19 与垂直固定于左第一曲柄18正下方的第一支架铰接;左第一摇杆20的中部与左第一曲柄18的另一端铰接,其下端穿过左第一滑块19上设置的通孔,并保证间隙配合;
所述左第二鳍条组件2包括左第二电机22、左第二电机支架23、左第二曲柄24、左第二一级滑块25、左第二摇杆26、左第二二级滑块27和左第二摆杆28;左第二电机22通过左第二电机支架23固定于头部及躯干控制模块52侧壁中部,其输出轴与左第二曲柄24的一端固定;左第二一级滑块25与垂直固定于左第二曲柄24正下方的第二支架铰接;左第二摇杆26的上端与第二曲柄24的另一端铰接,其下端穿过左第二一级滑块25上设置的通孔,并保证间隙配合;左第二二级滑块27与第二曲柄24的另一端铰接;左第二摇杆28的中部与左第二摇杆26的顶端铰接,其下端穿过左第二二级滑块27上设置的通孔,并保证间隙配合;
所述左第三鳍条组件3包括左第三电机29、左第三电机支架30和左第三摆杆31;左第三电机29通过左第三电机支架30固定于头部及躯干控制模块52侧壁后端,其输出轴与左第三摆杆31的一端固定。
当各鳍条组件的连杆机构处于水平伸展状态时,此时各电机位置为零位,航行器在水中进行水平滑翔动作。当头部电机顺时针转动,摇杆随之顺时针转动,带动摆杆末端上翘。当中部电机22的输出轴以一个小角度往复转动时,带动曲柄24往复转动,因摆杆26的一端在滑块25中可以前后滑动,曲柄24与摇杆26铰接,曲柄24的旋转可以驱动摇杆26的末端以较大的角度往复摆动。摇杆26的末端与摇杆28的中部通孔铰接,摇杆28可以在滑块27的通孔内滑动,随着摇杆26的运动,摇杆28会以一个更大的角度往复摆动。摇杆28、摇杆26、曲柄24的摆动相位相同,即均随着电机22 的输出轴顺时针转动而向上摆动,随着电机22的输出轴逆时针转动而向下摆动。左后部鳍条组件的运动模式为驱动电机29顺时针旋转一个小角度,摆杆31向上转动,驱动电机29逆时针旋转一个小角度,摆杆31向下转动。电机29输出轴往复转动,带动摆杆31往复运动。
结合图1-7说明胸鳍模块驱动航行器整体的的运动机制:航行器主要依靠改变各胸鳍的连杆结构驱动电机的摆动频率、角度与相位差来精确控制航行器的运动姿态。从后缘向前缘方向看,当左侧胸鳍驱动模块的各连杆机构的电机输出轴均顺时针旋转时,左侧各连杆机构的末端与蒙皮粘连的部分均向上运动;当右侧各驱动电机输出轴均顺时针转动时,右侧各连杆机构末端带动蒙皮向下运动。左右侧各连杆机构由前到后相位差相差60°-120°向下拍动时,胸鳍将水流向后推动,航行器向前游动。左右侧各连杆机构由后到前相位差相差60°-120°向下拍动时,航行器倒游。当航行器左侧各连杆机构的末端同时向下拍动,同时右侧各连杆机构末端同时向上拍动时,航行器向左转向;增大拍动的运动幅值,航行器可原地向左转圈。当左右两侧连杆机构同时向下拍动,且对比幅值,向上拍动的幅值大于向下,尾部连杆拍动的幅值大于头部时,航行器可在水下完成下潜运动,反之,航行器上浮。
结合图4叙述航行器尾鳍驱动模块的运动机制。所述尾鳍驱动模块53包括尾第一舵机13、尾第一关节12、尾第二舵机14、尾第二关节15;所述尾第一关节12和尾第二关节15为1.5mm的碳纤维板或0.8mm弹簧钢片;所述尾第二舵机14通过舵机壳体上的通孔与头部及躯干控制模块52用螺钉进行连接;所述尾第二关节15通过螺钉与尾第二舵机14的舵盘连接;所述尾第二关节15通过螺钉与尾第一舵机13上的通孔相连;所述尾第一关节12通过螺钉与尾第一舵机13的舵盘连接;通过尾第二舵机14 和尾第一舵机13带动尾第二关节15和尾第一关节12的仿蝠鲼尾部运动。尾第一关节 12与尾第二关节15的形状需要对柔性材料蒙皮54起支撑作用。
尾鳍驱动模块包括串联形式的两级可分别进行驱动的尾鳍组件,各级尾鳍骨架的尾端均与柔性蒙皮的内侧粘连,使内部结构的扑翼动作可以带动整个柔性蒙皮外壳的运动。单侧的尾鳍扑翼组件包括驱动电机及扑翼板。尾一级舵机与尾二级舵机带动尾鳍骨架做类似鲸鱼的尾部一样波浪形拍动时,可以推动航行器向前游动。当向下拍动的幅值大于向上的时,航行器尾部抬高,头部下沉,向下运动。当向上拍动的幅值大于向下时,航行器向斜上方游动。尾鳍可以协同胸鳍模块一起,提高航行器的游动以及上浮下潜的速度。
控制方面,控制模块9包括上位机、STM32驱动板、Jetson TX2单模块超级计算机和水声控制板。工作时首先人为给上位机输入一条指定规划巡航路线,上位机将路线分析后将动作指令发送给STM32驱动板,STM32驱动板控制各舵机进行运动。当前视和侧扫声呐探测到附近有鱼群等障碍物时,将信息发送给水声控制板,水声控制板将重新规划的路径信息发送给STM32驱动板,带动各舵机改变运动状态。
完成工作方面,所述通信模块7包括通信天线、无线通信模块、GPS定位模块。探测工作模块8包括检测用传感器、红外测距仪、前视声呐、侧扫声呐、照明系统、双目摄像机。双目摄像机搭配照明装置可以拍摄到水下的实时监控画面,Jetson TX2 单模块超级计算机可对其进行识别,无线模块和天线可将图像信息传输至地面上实验者。检测用传感器可以但不限于是温盐传感器、叶绿素传感器、高度传感器、深度传感器、重金属离子浓度传感器、水氧浓度传感器等,基于不同的工作要求可选用多种传感器。
浮力控制及抛载模块11用于当航行器与地面控制中心失联时,通过抛载使航行器获得正浮力,使航行器的天线浮出水面。此时GPS定位系统确定航行器的水域坐标,将坐标信息通过通信模块发送给地面控制中心,节省打捞航行器的时间。
航行器的蒙皮外壳为柔性材料,为了防止航行器在水下工作时由于水压作用发生形变,柔性蒙皮外壳与驱动杆件间的空隙可通过硅胶填充或安装保形块。
在航行器的控制模块与各驱动电机部分,均需采用防水密封。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,其特征在于:包括左侧胸鳍驱动模块(50)、右侧胸鳍驱动模块(51)、头部及躯干控制模块(52)、尾鳍驱动模块(53)和蒙皮(54);头部及躯干控制模块(52)为整个仿生航行器的躯干和控制部分;左侧胸鳍驱动模块(50)和右侧胸鳍驱动模块(51)为两个对称组件,分别安装于头部及躯干控制模块(52)的两侧;尾鳍驱动模块(53)安装于头部及躯干控制模块(52)的尾端;
所述头部及躯干控制模块(52)包括通信模块(7)、探测工作模块(8)、控制模块(9)和电源模块(10),头部及躯干控制模块内的各模块之间通过导线连接;通信模块(7)用于通信和定位,探测工作模块(8)用于探测水中温度、金属离子浓度和氧气浓度,控制模块(9)用于接收指令并控制左侧胸鳍驱动模块(50)、右侧胸鳍驱动模块(51)和尾鳍驱动模块(53)的运动,电源模块(10)用于给整个航行器提供电能;
所述左侧胸鳍驱动模块(50)包括三个垂直于航行器轴向的鳍条组件,依次沿航行器轴向均布于头部及躯干控制模块(52)的一侧壁上,三个所述鳍条组件均为曲柄连杆结构,分别由电机控制,用于航行器左侧胸鳍的前、中、后三个位置的定型和驱动,和对称件右侧胸鳍驱动模块(51)配合能够实现仿蝠鲼的扑翼运动;
所述尾鳍驱动模块(53)包括尾第一舵机(13)、尾第一关节(12)、尾第二舵机(14)和尾第二关节(15);尾第二舵机14固定于头部及躯干控制模块(52)的尾端,尾第二关节(15)、尾第一舵机(13)和尾第一关节(12)依次固定于尾第二舵机(14)上;所述尾第一关节(12)和尾第二关节(15)为碳纤维板或弹簧钢片的板状结构,通过尾第二舵机(14)和尾第一舵机(13)带动尾第二关节(15)和尾第一关节(12)的仿蝠鲼尾部运动;
所述蒙皮(54)为柔性防水材料,包裹于左侧胸鳍驱动模块(50)、右侧胸鳍驱动模块(51)、头部及躯干控制模块(52)和尾鳍驱动模块(53)外,与左侧胸鳍驱动模块(50)、右侧胸鳍驱动模块(51)、头部及躯干控制模块(52)和尾鳍驱动模块(53)的各形态节点固定;
所述左侧胸鳍驱动模块(50)的三个所述鳍条组件沿航行器轴向从头部向尾端分别为左第一鳍条组件(1)、左第二鳍条组件(2)和左第三鳍条组件(3);
所述左第一鳍条组件(1)包括左第一电机(16)、左第一电机支架(17)、左第一曲柄(18)、左第一滑块(19)和左第一摇杆(20);左第一电机(16)通过左第一电机支架(17)固定于头部及躯干控制模块(52)侧壁前端,其输出轴与左第一曲柄(18)的一端垂直固定,使得左第一曲柄(18)能够绕输出轴旋转;左第一滑块(19)与垂直固定于左第一曲柄(18)正下方的第一支架铰接;左第一摇杆(20)的中部与左第一曲柄(18)的另一端铰接,其下端穿过左第一滑块(19)上设置的通孔,并保证间隙配合;
所述左第二鳍条组件(2)包括左第二电机(22)、左第二电机支架(23)、左第二曲柄(24)、左第二一级滑块(25)、左第二摇杆(26)、左第二二级滑块(27)和左第二摆杆(28);左第二电机(22)通过左第二电机支架(23)固定于头部及躯干控制模块(52)侧壁中部,其输出轴与左第二曲柄(24)的一端垂直固定,使得左第二曲柄(24)能够绕输出轴旋转;左第二一级滑块(25)与垂直固定于左第二曲柄(24)正下方的第二支架铰接;左第二摇杆(26)的上部与第二曲柄(24)的另一端铰接,其下部穿过左第二一级滑块(25)上设置的通孔,并保证间隙配合;左第二二级滑块(27)与第二曲柄(24)的另一端铰接;左第二摇杆(28)的中部与左第二摇杆(26)的顶端铰接,其下部穿过左第二二级滑块(27)上设置的通孔,并保证间隙配合;
所述左第三鳍条组件(3)包括左第三电机(29)、左第三电机支架(30)和左第三摆杆(31);左第三电机(29)通过左第三电机支架(30)固定于头部及躯干控制模块(52)侧壁后端,其输出轴与左第三摆杆(31)的一端垂直固定,使得左第三摆杆(31)能够绕输出轴旋转。
2.根据权利要求1所述基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,其特征在于:所述头部及躯干控制模块(52)的外壳形状为NACA翼型。
3.根据权利要求1所述基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,其特征在于:所述左第一摇杆(20)与左第一曲柄18的铰接处位于左第一摇杆(20)长度的三分之一。
4.根据权利要求1所述基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,其特征在于:所述蒙皮(54)为柔性材料,具体为珠光布料、POBB薄膜或聚乳酸薄膜中的一种。
5.根据权利要求1所述基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,其特征在于:还包括浮力控制及抛载模块(11),浮力控制及抛载模块(11)用于当航行器与地面控制中心失联时,通过抛载使航行器获得正浮力,使航行器的天线浮出水面。
6.根据权利要求1所述基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器,其特征在于:所述尾第一关节(12)和尾第二关节(15)采用的碳纤维板为1.5mm或采用0.8mm的弹簧钢片。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910873151.0A CN110588932B (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910873151.0A CN110588932B (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110588932A CN110588932A (zh) | 2019-12-20 |
CN110588932B true CN110588932B (zh) | 2020-11-06 |
Family
ID=68859837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910873151.0A Active CN110588932B (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110588932B (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111688893B (zh) * | 2020-05-27 | 2021-05-28 | 西安交通大学 | 一种气动驱动仿魟鱼波动推进软体机器人及其制作方法 |
CN113086134B (zh) * | 2021-03-28 | 2023-02-10 | 西北工业大学 | 一种基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人 |
WO2022241751A1 (zh) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 西湖大学 | 一种用于航行器的驱动装置以及航行器 |
CN113978674B (zh) * | 2021-12-08 | 2023-03-17 | 西湖大学 | 一种水下航行器 |
FR3135445B1 (fr) | 2022-05-11 | 2024-04-12 | Marine Tech | Drone marin pouvant évoluer en surface, subsurface et profondeur, et procédé associé |
CN114802673B (zh) * | 2022-05-19 | 2023-03-17 | 南京航空航天大学 | 一种压电驱动的摆动鳍及其工作方式 |
CN116353799B (zh) * | 2023-06-01 | 2023-08-11 | 山东科技大学 | 一种深海探测仿生机器人 |
CN117148727B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-30 | 西北工业大学 | 基于尾鳍与变浮力系统的仿蝠鲼航行器底栖下潜控制方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7357684B2 (en) * | 2005-02-03 | 2008-04-15 | International Business Machines Corporation | Control system for a linear propulsor array |
CN102303701A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-01-04 | 北京航空航天大学 | 一种多关节仿牛鼻鲼驱动骨架 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4814692B2 (ja) * | 2006-05-25 | 2011-11-16 | 独立行政法人海洋研究開発機構 | 航走体システム |
US9045211B2 (en) * | 2013-09-17 | 2015-06-02 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Actively controlled curvature robotic pectoral fin |
CN203714167U (zh) * | 2013-12-21 | 2014-07-16 | 温州职业技术学院 | 一种新型机器仿生鱼 |
CN104149954B (zh) * | 2014-07-25 | 2017-06-13 | 苏州大学应用技术学院 | 一种智能观赏仿生鱼及其控制方法 |
CN104943839B (zh) * | 2015-07-16 | 2017-04-19 | 北京航空航天大学 | 一种基于全柔性胸鳍的模块化仿生水下机器人 |
CN106005338B (zh) * | 2016-06-27 | 2018-02-06 | 北京航空航天大学 | 基于同步带传动和曲柄导杆机构的水下推进装置 |
CN109591990B (zh) * | 2018-12-21 | 2020-12-15 | 张家港江苏科技大学产业技术研究院 | 一种海底探测仿生鱼 |
-
2019
- 2019-09-17 CN CN201910873151.0A patent/CN110588932B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7357684B2 (en) * | 2005-02-03 | 2008-04-15 | International Business Machines Corporation | Control system for a linear propulsor array |
CN102303701A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-01-04 | 北京航空航天大学 | 一种多关节仿牛鼻鲼驱动骨架 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
仿生扑翼水下航行器推进特性及运动性能研究;丁浩;《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20150715(第7期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110588932A (zh) | 2019-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110588932B (zh) | 基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器 | |
CN110588931B (zh) | 一种基于胸鳍与螺旋桨混合推进的水下仿生航行器 | |
CN100584695C (zh) | 一种仿生海龟水下机器人 | |
US11161578B2 (en) | Biomimetic robotic manta ray | |
WO2021012914A1 (zh) | 基于海洋牧场水下环境探测的仿生柔性线驱动蝠鲼 | |
CN104015904B (zh) | 多组合推进式柔性仿生机器鱼 | |
CN201143991Y (zh) | 一种仿生海龟水下机器人 | |
CN100491197C (zh) | 双体机器鱼 | |
CN111422334A (zh) | 一种仿生波动鳍推进的水下多用途机器人 | |
CN109665079A (zh) | 一种喷射泵与舵机混合驱动的水下机器人 | |
CN113086136B (zh) | 一种复合推进仿生水母机器人 | |
CN108058799B (zh) | 一种新型仿生机械鱼 | |
CN102079382B (zh) | 一种水下机械式仿生扑翼推进器 | |
CN108839783B (zh) | 一种柔性潜浮式仿生机器鱼及其控制方法 | |
CN101643113A (zh) | 水下航行器 | |
CN109491407A (zh) | 一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统 | |
CN110775233B (zh) | 一种具有滑翔、扑翼运动的仿生柔体潜水器 | |
CN206417164U (zh) | 一种仿生鱼型机器人 | |
CN107458566B (zh) | 一种仿生机器鱼 | |
CN212738470U (zh) | 一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼 | |
CN108905104A (zh) | 一种仿生机器脚蹼机构 | |
CN111284663B (zh) | 一种鱼形仿生水下机器人及其控制方法 | |
CN201102625Y (zh) | 三维运动仿生机器鱼 | |
CN114132466B (zh) | 一种双驱动仿生机器鱼系统及多模态冗余控制方法 | |
CN115503911A (zh) | 仿生鱼式水下滑翔机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |