CN111295328A - 机身驱动器(变体)以及用于使机身移动的方法 - Google Patents

Abstract

所要求保护的技术方案属于用于使机身运动的系统，并且可以应用在空气载体和水载具中。驱动器具有活塞，活塞带有叶片，叶片用于使机身被环境推斥。所提出的技术方案的优点包括提高了驱动器的可靠性和安全性并且简化了驱动器的构造。此外，该技术方案的目的是开发一种可以在空气环境和水环境中使用的驱动模型。

Description

机身驱动器(变体)以及用于使机身移动的方法

所要求保护的技术方案属于用于驱动机身的机器和方法，并且可以应用在空运载具和水运载具中。

所要求保护的技术方案基于机身驱动器，其工作原理可以描述被环境推斥。在对机身驱动器的必要部分以及技术方案的工作原理进行描述时，将会详细解释该原理。

从技术背景中已知Festo公司的解决方案(http://www.upstreamnews.org/blog/2015/03/28/cooperative-ants-and-swarming-butterflies-are-the-latest-in-insect-inspired-robotics/)。根据已知的事实，该方案提出了一种机身驱动器，其能够借助于机翼的摆动在介质中使机身中心移动。随着每个机翼的摆动，不论机翼本身的移动方向如何，在机翼的移动方向上会产生一个压力增加的区域。因此，当机翼上升时，机身中心向下移动。在该移动中，机翼产生附加的波状运动，以补偿机身中心的向下移动。该解决方案的声学噪声率较小。然而，因为保持稳定的路径是不可能的，因此无法在湍流或活跃的天气条件下应用该解决方案。

从技术背景中已知使用机翼产生升力的扑翼机的解决方案(https://tvrain.ruarticles/ornitopter-412772/、https://www.youtube.com/watch？v＝a-qS7oN-3tA)。但是，这些解决方案无法确保精确操纵，特别是无法在环境中悬停(‘下降’)。

此外，从技术背景1962年的法国专利FR129091已知，其描述了一种船舶驱动器，该船舶驱动器的机架与往复运动的驱动齿轮连接。该机架具有多个不同长度的板(叶片)，它们在工作位置彼此重叠，从而形成竖直的壁。

该技术方案保证了水环境中的机身移动。这种驱动器的结构较大，并且重量相当重。由于其复杂性，该结构无法被认为是足够可靠的。而且，操纵能力低是该已知解决方案的另一个薄弱点。

上述技术方案已经被作为最接近的原型。已知的解决方案并由此要求保护的共同特征如下：机身驱动器，其具有壳体和至少一个驱动机构，该驱动机构刚性地安装在壳体中并且具有能够进行往复运动的工作元件。

所要求保护的方案基于的目的是，提高机身驱动器的可靠性及安全性，并且简化其构造。从上述技术背景可以明显看出，需要制造一种在工作状态下噪声水平低并且控制简单方便的驱动器。此外，所要求保护的技术方案的另一个目的是，开发一种驱动器以及一种用于驱动机身的方法，其中，驱动器使用空气或水作为环境。

所要求保护的目的可以通过具有壳体的机身驱动器来实现，其中，机身驱动器具有刚性地连接于壳体的驱动机构以及构造成进行往复运动的工作元件，

在所要求保护的技术方案下，

驱动机构与用于驱动杠杆的工具连接，杠杆的第一端与工具连接，

并且，杠杆的第二端与工作元件连接，并且杠杆构造成当工具驱动杠杆时能够使工作元件进行往复运动，

并且，工作元件构造成活塞，该活塞具有前部、中部和后部，其中，前部与杠杆的第二端连接，中部位于固定块中，并且后部具有叶片，叶片构造成能够在活塞的移动方向与预期的机身移动相反时展开；在末端位置，至少一个叶片形成表面，使得该表面与活塞的轴线成零到90度°的角度，

当活塞移动到其初始位置时，叶片可以收起，并且，叶片附接于活塞和杆的第一端，杆的第二端与布置在活塞上、能够沿着活塞的轴线进行往复运动的联接器连接；两个限位件位于活塞上以限制联接器沿着活塞的移动，

并且，活塞的中部至少部分地位于布置在机身上的固定块中，并且固定块构造成能够确保活塞沿着与固定块的轴线重合的轴线进行往复运动。

一种构造假定，杠杆的第二端具有空腔，空腔插入有滚轮，活塞的前部与滚轮连接，并且，滚轮构造成当杠杆被附接成能够在壳体上旋转时能够沿着杠杆的轴线移动，

并且，杠杆进行旋转的面与活塞进行往复运动的面重合。

另一种构造假定，驱动机构为电磁场发生器，用于驱动杠杆的工具为一对驱动电磁体，并且，杠杆的第一端具有永磁体，永磁体转向具有不同极性的两个驱动电磁体中的每一个，并且杠杆被连接成在壳体上旋转，

并且，杠杆进行旋转的面与活塞进行往复运动的面重合。

另一种构造假定，驱动机构为旋转电机；用于驱动杠杆的工具是具有突出滚轮的飞轮，并且杠杆的第一端具有空腔，突出滚轮插入空腔并且构造成当杠杆被安装成能够在壳体上旋转时能够朝向飞轮的轴线径向移动并且能够朝向杠杆的轴线进行往复运动，

并且，杠杆进行旋转的面与活塞进行往复运动的面重合。

另一种构造假定，限位件构造成能够沿着活塞的轴线移动以减小活塞的后部的叶片展开的幅度。

另一种构造假定，杆是可伸缩的并且具有远程控制的触发器，触发器构造成能够控制杆的伸长和缩短的范围。

根据另一种构造，机身驱动器具有壳体和和驱动机构，该驱动机构刚性地附接于壳体中，并且工作元件构造成能够进行往复运动，

在该技术方案下，

驱动机构附接于用于驱动杠杆的工具，杠杆的第一端与工具连接，

杠杆的第二端与工作元件连接，并且杠杆构造成当工具驱动杠杆时能够使工作元件进行往复运动，

并且，工作元件构造成活塞，活塞具有前部、中部和后部，其中，前部与杠杆的第二端连接，中部位于固定块中，并且后部具有叶片，叶片构造成能够在活塞的运动方向与预期的机身移动相反时展开；在末端位置，至少一个叶片形成表面，使得该表面与活塞的轴线成零到90度°的角度，

当活塞移动到其初始位置时，叶片收起，

并且，叶片附接于活塞和杆的第一端，杆的第二端通过辅助控制杠杆与位于活塞上、能够沿着活塞的轴线进行往复运动的联接器连接，并且，杆的第二端和辅助控制杠杆附接于沿着活塞定位的叶片驱动杆的第二端，并且每个叶片驱动杆的第一端与相应的构造成能够旋转的运动增强器连接，每个运动增强器安装在旋转固定块中，旋转固定块刚性地固定在壳体上；运动增强器附接于异步控制单元，异步控制单元附接于运动传感器。

另一种构造假定，杠杆的第二端具有空腔，空腔插入有滚轮，滚轮附接于活塞的前部，并且，滚轮构造成当杠杆被附接成能够在壳体上旋转时能够沿着杠杆的轴线移动，

并且，杠杆进行旋转的面与活塞进行往复运动的面重合。

另一种构造假定，驱动机构是旋转电机，并且用于驱动杠杆的工具是具有突出滚轮的飞轮，并且杠杆的第一端具有空腔，突出滚轮插入空腔并且构造成当杠杆被附接成能够在壳体上旋转时能够朝向飞轮的轴线径向移动并且能够朝向杠杆的轴线进行往复运动，

并且，杠杆进行旋转的面与活塞进行往复运动的面重合。

另一种构造假定，活塞具有两个限位件，用于限制联接器沿着活塞的移动，并且，限位件构造成能够沿着活塞的轴线移动以减小活塞的后部的叶片展开的幅度。

另一种构造假定，叶片的边缘上存在突出部，突出部与叶片的表面形成角度并且朝向与杆相反的方向弯曲。

另一种构造假定，固定块构造成能够沿着垂直于活塞的轴线的方向移动，并且，壳体具有承槽，固定块和活塞都能够在该承槽中移动。

而且，目标目的可以通过一种用于使机身移动的方法来实现，其中，活塞在机身的壳体外部进行往复运动，而活塞的往复运动的特征在于具有工作阶段和归中阶段，工作阶段限定为与预期的机身移动方向相反的活塞的移动方向，归中阶段限定为朝向活塞的初始位置的活塞的移动方向，

并且，活塞具有前部和后部，并且后部具有叶片，叶片在活塞在工作阶段中移动时展开；并且活塞位于其末端位置时，至少一个叶片形成表面，使得活塞的轴线与叶片的表面之间成大于零并且小于或等于90°的角度；当活塞在归中阶段中移动时，叶片收起，

并且，在工作阶段中，活塞通过展开的叶片被环境推斥，机身的壳体借助附接于活塞的前部的杠杆的移动而背离活塞移动。

该目标目的是通过提供以下用于使机身移动的方法来实现的，其中，活塞在机身的壳体外部进行往复运动，

并且，在该方法中，活塞的往复运动描述为具有工作阶段和归中阶段，工作阶段限定为与预期的机身移动方向相反的活塞的移动方向，归中阶段限定为朝向活塞的初始位置的活塞的运动方向，

并且，活塞具有前部和后部，并且后部具有叶片，叶片在活塞在工作阶段中移动时展开；并且活塞位于其末端位置时，至少一个叶片形成表面，活塞的轴线与叶片的表面之间成大于零并且小于或等于90°的角度；当活塞在归中阶段中移动时，叶片收起，

并且，在工作阶段中，活塞通过展开的叶片被环境推斥，机身的壳体借助附接于活塞的前部的杠杆的移动而背离活塞移动。

通过应用所要求保护的技术方案而实现的技术成果是，简化了驱动器的构造，提高了可靠性，使湍流因素对输出功率的影响最小化，减少了与限定的运动轨迹的不利偏差，同时提高了操纵能力。

所要求保护的技术方案的关键点通过附图来描述，但这些附图绝不限制所要求保护的机身驱动器的实现方式、其位置以及用于使机身移动的方法的可能选项。因此，所要求保护的机身驱动器的可能的构造不受这些附图的限制。为了可视化地解释本技术方案的思想而绘制了机身驱动器的元件和部分，因此这些附图不是按精确比例绘制的。

图1示出了机身驱动器的一种实现方式，其中驱动机构构造成旋转电机。

图2示出了机身驱动器的一种实现方式，其中驱动机构构造成电磁场发生器。

图3示出了处于工作阶段时的叶片的表面相对于活塞的轴线的位置。

图4示出了处于工作阶段时的朝向活塞的轴线移动驱动杆的力矩。

图5示出了处于归中阶段时的叶片的位置。

图6示出了每个叶片驱动杆的第一端如何附接于相关的运动增强器上。

附图细节如下：

1-机身壳体

2-电机(驱动机构)

3-杠杆

4-活塞叶片

5-驱动电磁体

6-永磁体

7-叶片的突出部

8-球形接头

9-辅助控制杆

10-叶片控制杆

11-活塞

12-杆

13-联接器

14-运动增强器

15-旋转固定块

16-缓震器

17-异步控制单元

18-运动传感器

此外，将描述所要求保护的对象的特征与技术成果之间的因果关系。

由于所要求保护的驱动器和方法可以被修改并且具有可选的实现方式，因此给出以下描述作为示例来解释它们的关键点和实现的可能性。显然，所给出的详细描述不应仅通过指定的实现方式来限制所要求保护的技术方案的思想，相反，其包括落入在所附公式中描述的专利权保护的实质和范围内的所有修改、等同物和替换物。

所要求保护的用于使机身移动的驱动器和方法旨在确保机身在空气和水的工作环境中移动。工作环境改变时，该驱动器和方法都不需要任何附加的改变或修改，并且可以在它们固有的实质特征的限制内适应这样的改变。这意味着扩大驱动器的功能能力。

所要求保护的驱动器附接于需要移动的机身的壳体上。该机身包括水或空气载具。下面的描述应当向本领域技术人员清楚地解释驱动器应当安装在哪里以及如何安装。机身的壳体是由对于此类装置而言典型的材料制成的。下面描述与驱动器的操作相关的壳体构造的一些具体特征。

该机身驱动器具有驱动机构，驱动机构刚性地附接于壳体。以下对仅具有一个驱动器的构造进行描述，但是本领域技术人员应当清楚，可以有多于一个的驱动器与机身一起使用。安装在机身上的驱动器的数量取决于描述机身运动的目标元素，比如速度、承载能力、操纵能力等。下面给出在同一个机身壳体上使用多于一个的驱动器的可能性和顺序。

驱动机构附接于用于使杠杆移动的工具上。驱动机构是能量源，其旨在产生施加到杠杆的第一端上的力以使杠杆进行运动。

在图1所示的第一实现方式中，驱动机构是旋转电机。在旋转电机的输出端所产生的旋转力矩被施加到用于驱动杠杆的工具上。当来自驱动机构的力被施加到杠杆的第一端时，杠杆可以转动。图1示出了带有突出滚轮的飞轮，该突出滚轮用作驱动杠杆的工具。突出滚轮主要位于飞轮的边缘端。在该实现方式中，杠杆的第一端具有空腔，突出滚轮插入该空腔中。因此，突出滚轮的具体特征是它具有圆形轨道，这意味着它可以朝向飞轮的轴线径向移动。同时，突出滚轮可以朝向杠杆的轴线进行往复运动，保证了杠杆的摆动。

该实现方式还假设，通过安装在旋转电机与飞轮之间的齿轮箱，改变杠杆摆动的频率和施加到杠杆的力矩的值，以及改变电机轴速度。变速箱的输出端的频率和驱动力矩的变化分别影响杠杆的运动频率和工作体的运动速度。

在图2所示的另一实现方式中，驱动机构是电磁场发生器。通过受控换向装置向发电机的输入端施加电压。这种装置可以包括继电器开关、换向器、控制器等。需要该换向装置来控制将换向装置施加的电压切换到用于驱动杠杆的工具。该控制意味着设定了切换和改变电压的时间。如图2所示，在本实现方式中，用于驱动杠杆的工具是一对驱动电磁体。该杠杆的第一端具有永磁体，永磁体转向具有不同极性的两个驱动电磁体中的每一个。通过极性变化来完成该切换，极性变化的特征在于切换频率和施加到安装在杠杆的第一端的永磁体上的电磁场力。当从驱动机构向杠杆的第一端施加某个力时，杠杆能够旋转。这样保证了不同频率的杠杆运动。

该实现方式还假定，杠杆的运动频率由于两个驱动磁体的极性切换的频率和所施加的电压的值的改变而改变。

杠杆构造成能够在工具驱动杠杆时将使工作元件进行往复运动。杠杆在杠杆的第一端与第二端之间安装在机身的壳体上，以使杠杆能够在壳体上转动。这种安装可以通过附接于杠杆的接头联接器或轴承来完成，假定轴承的中心是杠杆转动的中心等。同时，杠杆安装在机身上的位置越靠近杠杆的第一端，则杠杆的第二端的幅度就越大。

杠杆的第二端附接于工作元件上。杠杆的第二端具有空腔，该空腔插入有滚轮，并且活塞的前端附接于该滚轮。滚轮能够沿着杠杆的轴线移动，其朝向壳体移动时进行摆动运动，朝向杠杆的轴线移动时进行往复运动。

工作元件构造成能够进行往复运动。工作元件是由轻质坚固材料制成的活塞，它具有前部、中部和后部。如上所述，前部附接于杠杆的第二端。活塞的中部至少部分地位于安装在壳体上的固定块中。该固定块起到引导件的作用，并且用于实现活塞的往复运动并且在活塞进行往复运动时防止活塞偏离，这意味着固定块应当确保活塞沿着与固定块轴线重合的轴线进行往复运动。此外，杠杆进行旋转的面与活塞进行往复运动的面重合，这提高了活塞往复运动的效率。

活塞的后部具有叶片，叶片能够在活塞的运动方向与预期的机身移动方向相反时展开。在工作位置，叶片形成表面，使活塞的轴线与叶片的表面之间成大于0°并且小于或等于90°的角度(无操纵移动)，确保抵抗活塞移动的环境阻力最大。在活塞移动到其初始位置时，叶片收起，确保抵抗活塞移动的环境阻力最小。所形成的表面确保了处于工作阶段时活塞被环境推斥，从推斥点触发机身的移动。

根据所要求保护的方案，叶片附接于活塞和杆的第一端，杆的第二端通过辅助控制杠杆附接于安装在活塞上、能够沿着活塞的轴线进行往复运动的联接器。在安装点，优选使用最可靠并且摩擦系数不大的球形接头。杆的第二端与辅助控制杠杆附接于沿着活塞安装的叶片驱动杆的第二端。每个叶片驱动杆的第一端附接于相应的运动增强器。运动增强器可以是机电的或电磁的，其目的是确保每个单独的叶片驱动杆朝向活塞运动以使叶片进行运动。这样，当两个叶片以不同角度转动时，确保能够进行操纵。每个运动增强器安装在刚性地固定在壳体上的旋转固定块中。这些运动增强器附接于异步控制单元，异步控制单元附接于运动传感器。

杆的第二端附接于安装在活塞上、能够沿着活塞的轴线进行往复运动的联接器。联接器能够在活塞上沿着与活塞的移动方向相反的方向进行往复运动，这确保了当活塞的移动方向与机身的移动方向相反时同步展开叶片，并且当活塞的移动方向与机身的移动运动相同时同步收起叶片。展开的叶片增大了被环境推斥的表面。当活塞朝向其初始位置移动时，收起的叶片对环境产生较小的阻力。

两个限位器安装在活塞上，以通过设定叶片收起和展开的最小角度和最大角度来限制联接器沿着活塞的移动。这些限位器可以在活塞轴线上移动以减小叶片在活塞的后部展开的幅度，这使得能够控制叶片所形成的表面的工作面积。叶片所形成的表面的面积越大，推斥活塞的环境空间(面积)就越大。如果活塞的往复运动的频率不变，则叶片的表面的面积越大，机身接收到的用于使机身移动的动量就越大。换言之，叶片所形成的表面的面积越大，机身获得的速度就越高。相反的情况也是如此：叶片所形成的表面的面积减小导致机身的加速度成比例减小。

根据驱动器的另一种实现方式，传递联接器沿着活塞的移动的杆是可伸缩的，这意味着它们的长度可以改变。这些杆具有远程控制的启动机构，该启动机构能够控制杆的伸长和缩短的范围。驱动机构是远程控制的。杆的长度的变化影响叶片的展开角度。当相对于活塞的轴线的角度不是90°时，叶片额外实现导向件的功能，这使得操纵更精确。

另一种实现方式是具有能够沿着垂直于活塞的轴线的方向移动的固定块的驱动器。借助于与驱动机构同步的连杆，能够实现这种移动。对于这种实现方式，壳体应当具有承槽以自由定位固定块和活塞。当活塞移动时，固定块和活塞确保与旨在使活塞在位于机身的壳体上的特定槽中移动的电机的运动同步。槽的长度与活塞移动的长度相同。该槽具有变化的宽度：其被设计为用于叶片移动的部分比其与固定块移动相关的部分宽。这样的实现方式使得能够减小了环境逆流的阻力并且减小了使活塞朝向机身移动的方向移动的力。

根据另一实现方式，

此外，工作元件构造为活塞，该活塞具有前部、中部和后部，其中，前部与杠杆的第二端连接，中部位于固定块中，并且后部具有叶片，叶片构造成能够在活塞的移动方向与预期的机身移动相反时展开；在末端位置，至少一个叶片形成表面，使得该表面与活塞的轴线成从零到90度°的角度，当活塞移动到其初始位置时，叶片收起。叶片的边缘上存在突出部，突出部与叶片的表面形成角度并且朝向与杆相反的方向弯曲。这种突出部使得能够提高处于工作阶段时的阻力比(本文中进一步给出了归中阶段和工作阶段的定义)。叶片附接于活塞和杆的第一端，杆的第二端通过辅助控制杠杆附接于安装在活塞上、能够沿着活塞的轴线进行往复运动的联接器。优选地，在安装点使用球形接头，因为它们是最可靠的并且摩擦比低。杆的第二端与辅助控制杠杆附接于沿着活塞安装的叶片驱动杆的第二端。每个叶片驱动杆的第一端附接于相关的运动增强器。运动增强器可以是机电的或电磁的，需要运动增强器以确保每个单独的叶片控制杆相对于活塞运动以使叶片进行运动。这就是当两个叶片以不同角度倾斜时如何保证能够进行操纵。每个运动增强器安装在刚性地安装在壳体上的旋转固定块中。运动增强器附接于异步控制单元，异步控制单元附接于运动传感器。运动传感器能够测量运动速度、确定活塞移动的方向和位置，并将这些数据传输给异步控制单元。

此外，可以在机身的壳体上使用多于一个的驱动器。同时，当驱动器一个接一个地运行时，可以移动每个电机的工作循环的开始以确保更平稳的运动。增加驱动器的数量将使得运动更加稳定、与期望的机身移动过程的偏差减小以及机身重量在活塞之间的分布更均匀。

使机身移动如下进行。

电机的移动操作是基于以下原理，即借助于活塞使机身被环境推斥，活塞能够沿着与预期的机身移动方向相反的方向移动以使机身进行运动(工作阶段)，并且能够返回到初始位置(归中阶段)以重复该循环。

系统的(多个)机身驱动器具有质心。当活塞在工作阶段中沿着机身的壳体移动时，质心沿着与活塞的移动方向相反的方向移动。当使用偶数个驱动器并且系统朝向重力矢量竖直定向时，反相操作驱动器使得机身的质心朝向重力矢量的方向移动。活塞移动速度减慢导致质心移动速度减慢，这使得机身能够在目标点处悬停。

在空气环境中移动需要施加提升力。同时，由于上述空气环境和水环境的密度差异，在水环境中的移动对这种驱动器特征的要求较低。

当机身竖直移动时，提升力可以描述为对处于工作阶段的活塞的环境阻力与施加到系统的‘(多个)机身驱动器’的重力和环境对机身移动的阻力之和之间的差值。显然，在正向提升力的作用下，确保了机身在环境中的竖直运动。

应用这种实现方式的另一个条件是，机身质量与沿着机身的壳体重复移动的活塞的质量之和之间的比率。为保证电机有效工作，机体的质量应远大于活塞的质量之和。这使得能够减小系统的机身驱动器的质心移动的偏差并且确保电机的工作更有效。

在这些条件下，特别地，活塞应该沿着机身的壳体朝向基部(地面)的方向移动。每个电机的活塞的轴线与地球重力矢量的方向的竖直轴线对齐。当一个电机处于工作阶段时，另一个电机处于归中阶段。

该实现方式的实质部分是确保活塞在机身的壳体外部进行往复运动。活塞的往复运动描述为具有工作阶段和归中阶段，工作阶段限定为与预期的机身移动方向相反的活塞的移动方向，归中阶段限定为朝向活塞的初始位置的活塞的运动方向。

活塞具有前部和后部，其中活塞后部具有叶片，叶片在活塞在工作阶段中移动时展开。在该相中，活塞位于其末端位置时，至少一个叶片形成表面，活塞的轴线与叶片的表面之间成大于零并且小于或等于90°的角度。当活塞在归中阶段中移动时，叶片收起。在工作阶段中，活塞具有其初始位置，在位于初始位置时，活塞相对于机身的壳体的速度等于零。活塞主要是上述驱动器的一部分。

杠杆使活塞进行往复运动，并且活塞沿着与预期的机身移动方向相反的方向上移动。同时，在工作阶段中，活塞通过展开的叶片被环境推斥，机身的壳体借助附接于活塞的前部的杠杆的移动而背离活塞移动。当活塞在工作阶段中移动时，环境对由叶片所形成的表面提供阻力，这导致活塞的运动速度降低。由于机身的移动增加而产生对活塞的移动减少的补偿，机身借助于杠杆的移动而被活塞推斥。在活塞到达其在工作阶段中的极点之后，在该极点处，活塞相对于机身壳体的速度等于0，当活塞相对于机身壳体的速度等于0时，杠杆在工作阶段开始的位置处转动活塞。

在归中阶段，叶片收起以减小朝向机身移动的环境的阻力。优选地，在归中阶段中使用活塞在机身壳体的槽中的移动来在更大程度上减小环境的阻力。

通过调节叶片展开，保证机体运动时的机身操纵。根据另一种实现方式，限位器构造成能够沿着活塞的轴线移动。限位器的位置可以在驱动器投入运行之前预先改变或在驱动器的工作过程中改变。在将限位器安装到活塞上时例如借助于楔形压实器对限位器的位置进行初步调整，该调整从压实器延伸至压实器与活塞之间的空间中。当在过程中改变压实器的位置时，上述的楔形被无线电控制。压实器的位置根据活塞移动的方向而改变：楔形压实器向压实器内部运动，这使得压实器能够通过其自身的动量运动，这确保了改变压实器的位置。当到达所需位置时，楔形压实器设置在压实器与活塞之间。位置的改变可以借助于无线电信号或通过短距离通信信道传输的信号来控制。压实器的移动可以由磁性换向器或其他类似的装置启动。压实器的位置的改变直接影响杆的移动的幅度。

同时，杆形成为可伸缩的，这意味着它们的长度可以改变。为此，杆具有远程控制的触发器，该触发器能够控制杆的伸长和缩短的范围。随着压实器位置的改变，杆的长度的改变使得能够更精确地控制叶片展开的范围，这影响进行操纵的能力。

根据另一种实现方式，叶片安装在活塞和杆的第一端。杆的第二端通过辅助控制杠杆附接于安装在活塞上、能够沿着活塞的轴线进行往复运动的联接器。辅助控制杠杆用于将叶片驱动杆的位置变化传递给杆。

图3示出了叶片的表面垂直于活塞轴线的位置。在这种情况下，活塞和叶片驱动杆同步运动。叶片的这种位置实现了来自环境的最大推斥力，这确保了当活塞沿着与预期的机身移动方向相反的方向移动时的排斥力最大。

图4示出了朝向活塞的轴线移动叶片驱动杆的力矩，其导致工作阶段完成时，叶片的表面从正交位置朝向活塞的轴线偏离，这确保了机身的移动方向的改变(偏离)。

图5中示出了在归中阶段中当活塞沿着朝向其初始位置的方向移动时的叶片位置。同时，叶片收起，减小了对环境逆流的阻力。

图6示出了每个叶片驱动杆的第一端如何附接于相应的运动增强器上。异步控制单元从运动传感器获得关于当前活塞移动方向的数据，以确定应当为每个单独的叶片驱动杆启动运动增强器的时间。缓震器安装在驱动杆端部，以防止活塞叶片损坏。

活塞运动的环境应该在工作阶段中对机身的影响最小，但同时它应该在工作阶段中对活塞的移动具有较高的阻力，但应该与活塞的移动方向相反并朝向预期的机身移动方向，并且在归中阶段中环境应该对活塞的移动产生的阻力最小。换言之，在工作阶段中环境对活塞的阻力应该大于当活塞在工作阶段中移动时环境对机身的阻力。

驱动器的工作方式如下。驱动器启动活塞驱动机构。以此，基于用于驱动杠杆的工具的实施，传递扭矩以启动飞轮，或者向驱动电磁体传递电压。杠杆开始旋转，朝向它附接于机身的壳体的点进行摆动运动。杠杆的底部使活塞沿着与预期的机身移动方向相反的方向开始进行往复运动。由此，叶片受环境阻力的影响而展开并形成表面，该表面与活塞的轴线成大于0°且小于或等于90°的角度，这增加了对环境的阻力面积。活塞被环境推斥，机身开始移动。然后重复该循环。

下面给出了当活塞的轴线竖直指向地面并且系统的总质量小于130kg时，在活塞的工作阶段中保持‘机身-活塞’系统的质心相对于地面不移动的一个电机的容量和活塞的速度的计算。

使用一对矩形板作为叶片。这些板由实心轻质材料例如镁基合金制成，形成总面积为4平方米的坚固且轻质的实心表面。无量纲气动阻力系数取2.0。重力加速度是9.81m/秒²。空气密度是1.3kg/m³。因此，可以计算所需的活塞移动的速度和驱动器的功率：

活塞相对于空气移动的速度为16m/秒。一个驱功器的功率是21KW。

基于此描述，所要求保护的驱动器的操作原理以及如何改变用于模拟驱动器的驱动部件对于本领域的技术人员应当是清楚的。

Claims (13)

1.一种具有壳体的机身驱动器，用于使机身在环境中移动，所述环境是空气或水，并且，所述机身驱动器具有刚性地附接于所述壳体的驱动机构以及构造成进行往复运动的工作元件，

其中，

所述驱动机构与用于驱动杠杆的工具连接，所述工具与所述杠杆的第一端连接，

所述杠杆的第二端与所述工作元件连接，并且所述杠杆构造成能够使所述工作元件进行往复运动，

所述工作元件实现为活塞，所述活塞具有前部、中部和后部，其中，所述前部与所述杠杆的第二端连接，所述中部位于固定块中，并且所述后部具有叶片，所述叶片构造成能够在所述活塞的移动方向与预期的机身移动相反时展开，同时，每个叶片在所述活塞的轴线与所述叶片的表面之间形成零到90°的角度，

并且，为了能够进行操纵，每个叶片的所述角度不同并且至少一个叶片的所述角度大于零且小于90°；为了进行无操纵移动，每个叶片的所述角度等于90°，并且为了减速，所述角度小于90°，

当所述活塞移动到其初始位置时，所述叶片收起，

并且，所述叶片附接于所述活塞和杆的第一端，所述杆的第二端与安装在所述活塞上、用于沿着所述活塞的轴线进行往复运动的联接器连接，并且，两个限位件位于所述活塞上以限制所述联接器沿着所述活塞的移动，此外，所述活塞的中部至少部分地位于放置在所述机身上的所述固定块中，并且所述固定块构造成能够确保所述活塞沿着与所述固定块的轴线重合的轴线进行往复运动。

2.如权利要求1所述的机身驱动器，其中，所述杠杆的第二端具有空腔，所述空腔插入有滚轮，所述活塞的前部与所述滚轮连接，并且，所述滚轮构造成当所述杠杆被连接成能够在所述壳体上旋转时能够沿着所述杠杆的轴线移动，

并且，所述杠杆进行旋转的面与所述活塞进行往复运动的面重合。

3.如权利要求1或2所述的机身驱动器，其中，所述驱动机构为电磁场发生器，所述用于驱动所述杠杆的工具为一对驱动电磁体，并且，所述杠杆的第一端具有永磁体，所述永磁体转向具有不同极性的所述两个驱动电磁体中的每一个，并且所述杠杆被连接以在所述壳体上旋转，

并且，所述杠杆进行旋转的面与所述活塞进行往复运动的面重合。

4.如权利要求1或2所述的机身驱动器，其中，所述驱动机构为旋转电机；所述用于驱动所述杠杆的工具是具有突出滚轮的飞轮，并且所述杠杆的第一端具有空腔，所述突出滚轮插入所述空腔并且构造成当所述杠杆被安装成能够在所述壳体上旋转时能够朝向所述飞轮的轴线径向移动并且能够朝向所述杠杆的轴线进行往复运动，

并且，所述杠杆进行旋转的面与所述活塞进行往复运动的面重合。

5.如前述权利要求中任一项所述的机身驱动器，其中，所述限位件构造成能够沿着所述活塞的轴线移动以减小所述活塞的后部的叶片展开的幅度。

6.如权利要求1至5所述的机身驱动器，其中，所述杆是可伸缩的并且具有远程控制的触发器，所述触发器构造成能够控制所述杆的伸长和缩短的范围。

7.一种具有壳体的机身驱动器，用于使机身在环境中移动，所述环境是空气或水，并且，所述机身驱动器具有刚性地附接于所述壳体的驱动机构以及构造成能够进行往复运动的工作元件，

其中，

所述驱动机构与用于驱动杠杆的工具连接，所述杠杆的第一端与所述工具连接，

所述杠杆的第二端与所述工作元件连接，并且所述杠杆构造成当所述工具驱动所述杠杆时能够使所述工作元件进行往复运动，

所述工作元件实现为活塞，所述活塞具有前部、中部和后部，其中，所述前部与所述杠杆的第二端连接，所述中部位于固定块中，并且所述后部具有叶片，所述叶片构造成能够在所述活塞的移动方向与预期的机身移动相反时展开，同时，每个叶片在所述活塞的轴线与所述叶片的表面之间形成零到90°的角度，

并且，为了能够进行操纵，每个叶片的所述角度不同并且至少一个叶片的所述角度大于零且小于90°；为了进行无操纵移动，每个叶片的所述角度等于90°，并且为了减速，所述角度小于90°，

当所述活塞移动到其初始位置时，所述叶片收起，

并且，所述叶片附接于所述活塞和杆的第一端，所述杆的第二端通过辅助控制杠杆与位于所述活塞上、能够沿着所述活塞的轴线进行往复运动的联接器连接，并且，所述杆的第二端和所述辅助控制杠杆附接于沿着所述活塞定位的叶片驱动杆的第二端，并且每个所述叶片驱动杆的第一端与相应的构造成能够旋转的运动增强器连接，每个运动增强器安装在旋转固定块中，所述旋转固定块刚性地固定在所述壳体上；所述运动增强器附接于异步控制单元，所述异步控制单元附接于运动传感器。

8.如权利要求7所述的机身驱动器，其中，所述杠杆的第二端具有空腔，所述空腔插入有滚轮，所述滚轮附接于所述活塞的前部，并且，所述滚轮构造成当所述杠杆被附接成能够在所述壳体上旋转时能够沿着所述杠杆的轴线移动，

并且，所述杠杆进行旋转的面与所述活塞进行往复运动的面重合。

9.如权利要求7或8所述的机身驱动器，其中，所述驱动机构是旋转电机，并且所述用于驱动所述杠杆的工具是具有突出滚轮的飞轮，并且所述杠杆的第一端具有空腔，所述突出滚轮插入所述空腔并且构造成当所述杠杆被附接成能够在所述壳体上旋转时能够朝向所述飞轮的轴线径向移动并且能够朝向所述杠杆的轴线进行往复运动，

并且，所述杠杆进行旋转的面与所述活塞进行往复运动的面重合。

10.如权利要求7至9所述的机身驱动器，其中，所述活塞具有两个限位件，用于限制所述联接器沿着所述活塞的移动，并且，所述限位件构造成能够沿着所述活塞的轴线移动以减小所述活塞的后部的叶片展开的幅度。

11.如权利要求1至10所述的机身驱动器，其中，所述叶片的边缘上存在突出部，所述突出部与所述叶片的表面形成角度并且朝向与所述杆相反的方向弯曲。

12.如权利要求2至6所述的机身驱动器，其中，所述固定块构造成能够沿着垂直于所述活塞的轴线的方向移动，并且，所述壳体具有承槽，所述固定块和所述活塞都能够在所述承槽中移动。

13.一种使机身在环境中移动的方法，所述环境是水或空气，其中，

活塞在所述机身的壳体外部进行往复运动，而所述活塞的往复运动的特征在于具有工作阶段和归中阶段，所述工作阶段限定为与预期的机身移动方向相反的所述活塞的移动方向，所述归中阶段限定为朝向所述活塞的初始位置的所述活塞的移动方向，

并且，所述活塞具有前部和后部，并且所述后部具有叶片，所述叶片在所述活塞在所述工作阶段中移动时展开，并且每个叶片在所述活塞的轴线与所述叶片的表面之间形成从零到90°的角度，

并且，为了操纵目的，每个叶片的所述角度不同并且至少一个叶片的所述角度大于零且小于90°；在进行无操纵移动时，每个叶片的所述角度等于90°，并且为了减速，所述角度小于90°，

并且，当所述活塞在所述归中阶段中移动时，所述叶片收起，

在所述工作阶段中，所述活塞通过所述展开的叶片被所述环境推斥，所述机身的壳体借助附接于所述活塞的前部的杠杆的移动而背离所述活塞移动。

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