CN113525642B - 一种用于航行器的驱动装置以及航行器 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种用于航行器的驱动装置以及航行器，驱动装置包括第一储能电机装置、第二储能电机装置、第三储能电机装置、第四储能电机装置以及曲轴，曲轴的第一端与第一储能电机装置固定连接，曲轴的中部与第二储能电机装置连接，第二储能电机装置与第三储能电机装置通过支撑部连接，第四储能电机装置设置在第三储能电机的输出端，第一储能电机装置、第二储能电机装置、第三储能电机装置以及第四储能电机装置的动力输出方向各自不同。本公开实施例通过设置多个储能电机装置能够使得航行器的机翼实现不同的单独动作，多个单独运动之间的组合可以构成复杂的空间运动，从而使得航行器的航行模式更加多样，仿生效果更好。

Description

一种用于航行器的驱动装置以及航行器

技术领域

本公开实施例涉及航行器驱动技术领域，特别涉及一种用于航行器的驱动装置以及航行器。

背景技术

在现有的航行器的驱动控制中，往往通过单独的电机驱动连杆的方式实现，不能使得航行器的机翼实现复杂的运动。

发明内容

为了改善上述的问题，本公开实施例的目的在于提供一种用于航行器的驱动装置以及航行器，以解决现有技术中存在的不能使得航行器的机翼实现复杂的运动问题。

为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：

本公开提供一种用于航行器的驱动装置，其包括第一储能电机装置、第二储能电机装置、第三储能电机装置、第四储能电机装置以及曲轴，所述曲轴的第一端与所述第一储能电机装置固定连接，所述曲轴的中部与所述第二储能电机装置连接，所述第二储能电机装置与所述第三储能电机装置通过支撑部连接，所述第四储能电机装置设置在所述第三储能电机的输出端，所述第一储能电机装置、所述第二储能电机装置、所述第三储能电机装置以及所述第四储能电机装置的动力输出方向各自不同。

在一些实施例中，所述支撑部包括底座、圈状部和固定架，在所述底座上设置固定柱，所述圈状部通过套设在固定柱上，所述固定柱为中空结构，所述固定架设置在所述第二储能电机装置的输出端，其中，所述底座包括U型部和环状部，所述圈状部和所述环状部相互平行设置，所述U型部与所述第二储能电机装置的输出端连接，所述圈状部和所述环状部分别套设在所述第三储能电机装置上的不同位置。

在一些实施例中，所述第一储能电机装置、第二储能电机装置、第三储能电机装置以及第四储能电机装置中的任一个包括电机组件和联轴器，所述电机组件包括电机，所述电机的输出轴设置在所述电机组件的输出侧，在所述电机组件的端面上设置滑槽，在所述滑槽中设置弹簧，所述联轴器的一端套设在所述输出轴上并能够随着所述输出轴转动，所述联轴器的另一端在所述滑槽中运动并能够基于所述输出轴的转动而压缩所述弹簧。

本公开还提供一种一种航行器，其包括机架以及至少一个机翼，其特征在于，还包括如上面任一项技术方案中所述的驱动装置。

在一些实施例中，在所述曲轴的第二端设置连接部，所述第一储能电机装置和所述连接部分别与所述机架相连接。

在一些实施例中，在所述机架上分别设置第一连接组件和第二连接组件，所述第一连接组件与所述第一储能电机装置相连接，所述第二连接组件与所述连接部相连接。

在一些实施例中，所述机翼包括机翼支撑杆和翼尖支撑杆，所述机翼支撑杆的第一端与所述驱动装置活动连接，其第二端与所述翼尖支撑杆活动连接。

在一些实施例中，在所述机翼支撑杆和所述翼尖支撑杆之间设置转动装置。

在一些实施例中，所述转动装置包括基座部和关节部，所述基座部固定设置在所述机翼支撑杆的第二端，所述基座部包括两个相互平行设置的立柱，在所述立柱之间设置呈U型的支撑台，在所述支撑台上设置转轴，所述立柱与所述转轴的中部连接，所述关节部呈U型设置，其两个长边与所述转轴转动连接。

在一些实施例中，所述驱动装置和所述转动装置之间通过牵引装置连接。

在一些实施例中，所述第三储能电机装置与所述机翼支撑杆活动连接。

在一些实施例中，所述机翼支撑杆的第一端套设在所述第三储能电机装置的输出端的联轴器上，所述机翼支撑杆与所述支撑部上之间通过第一固定组件连接。

在一些实施例中，在所述机翼支撑杆和所述翼尖支撑杆上分别敷设主体翼板和翼尖翼板。

在一些实施例中，所述第四储能电机装置设置在所述机翼支撑杆上。

在一些实施例中，所述第四储能电机装置的一端与所述第三储能电机装置的输出端的联轴器固定连接，其另一端通过第二固定组件与所述机翼支撑杆连接。

在一些实施例中，在所述第四储能电机装置的输出端的联轴器上设置转动控制部，所述转动控制部与所述转动装置通过牵引装置相连接。

本公开实施例中，所述航行器的所述机翼的运动关节结构紧凑，集中设置在所述航行器的机架侧面，减少了所述机翼的运动部分的质量和所述机翼的转动惯量，从而使得所述机翼的运动更加灵活；所述储能电机装置的储能制动结构设计可以使得其中的电机在往复转动得行程的限位处实现快速反向回转，满足高频往复运动的要求，并节省能量，从而达到所述机翼高频摆动的要求，因此，本公开实施例的有益效果在于：本公开实施例通过设置多个储能电机装置能够使得航行器的机翼实现不同的单独动作，多个单独动作之间的组合可以构成复杂的空间运动，从而使得航行器的航行模式更加多样，仿生效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例的航行器的结构示意图；

图2为本公开实施例的航行器中机架与机翼的连接示意图；

图3为本公开实施例的航行器中机架与机翼的连接示意图；

图4为本公开实施例的航行器中驱动装置的结构示意图；

图5为本公开实施例的航行器中机架的结构示意图；

图6为本公开实施例的驱动装置中曲轴的结构示意图；

图7为本公开实施例的驱动装置中的连接示意图；

图8为本公开实施例的驱动装置中的连接示意图；

图9为本公开实施例的驱动装置中的连接示意图；

图10为本公开实施例的驱动装置中的连接示意图；

图11为本公开实施例的驱动装置中的连接示意图；

图12为本公开实施例的储能电机装置的结构示意图；

图13为本公开实施例的储能电机装置的爆炸示意图；

图14为本公开实施例的储能电机装置的侧视图；

图15为本公开实施例的储能电机装置中前盖的示意图；

图16为本公开实施例的储能电机装置中前盖的示意图；

图17为本公开实施例的储能电机装置中后盖的示意图；

图18为本公开实施例的储能电机装置中后盖的示意图；

图19为本公开实施例的储能电机装置中联轴器的结构示意图；

图20为本公开实施例的储能电机装置中联轴器的侧视图。

附图标记：

10-电机组件；1-前盖；11-第一固定孔；12-滑槽；13-第一孔；14-弹簧；2-联轴器；21-套接部；22-拨杆部；23-第二孔；24-拨片；25-第一凸台部；26-第二凸台部；27-第三孔；3-输出轴；5-后盖；51-第二固定孔；52-环形部；53-突起部；54-线孔；6-电机；100-机架；110-第一机翼；111-机翼支撑杆；112-主体翼板；113-翼尖翼板；120-第二机翼；230-背鳍；140-尾鳍；150-平台；160-第一连接组件；170-第二连接组件；200-驱动单元；210-第一储能电机装置；220-第二储能电机装置；230-第三储能电机装置；240-第四储能电机装置；241-第二固定组件；242-转动控制部；250-曲轴；270-支撑部；271-底座；2711-U型部；2712-环状部；272-圈状部；273-固定柱；274-杆部；275-第一固定组件；276-固定架；300-转动装置；310-基座部；311-立柱；312-支撑台；313-转轴；320-关节部；400-牵引装置。

具体实施方式

此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

本公开实施例提供一种用于航行器的多自由度驱动装置，其设置在例如呈鱼形的仿生的航行器中，所述航行器的形状也可以选择其他利于在水中航行的形状；在所述航行器的至少一个侧面上设置机翼，通过所述机翼的运动以实现所述航行器在水中的航行。

如图1所示，图1示出了一种航行器的结构的实施方式，所述航行器的整体形状呈鱼形，所述航行器包括机架100，在所述机架100的两个侧面分别设置第一机翼110(位于所述机架100的左侧，或称为左机翼)和第二机翼120(位于所述机架100的右侧，或称为右机翼)，所述第一机翼110和所述第二机翼120可以相互对称设置；进一步地，为了使得所述航行器能够最大程度地模仿例如鱼类以实现在水中的航行功能，在所述机架100的尾部设置背鳍230和尾鳍140，通过所述背鳍230和所述尾鳍140以控制所述航行器的航行姿态以及航行方向等。当然，为了能够对所述航行器的航行进行实时控制，需要获取其在航行过程中的相关参数，为此，在所述机架100的头部设置用于监测航行所需参数的各类型传感器，进一步地，可以在所述机架100的头部设置固定的平台150，所述传感器设置在所述平台150上。

图2示出了所述航行器中的所述机架100与机翼之间的连接关系，其中，这里的所述机翼以位于所述机架100的左侧的所述第一机翼110为例，但这不作为对本公开的保护范围的限定。所述第一机翼110与所述机架100的侧面活动连接，具体地，在所述机架100上设置驱动单元200，所述机架100通过所述驱动单元200与所述第一机翼110活动连接，这样，通过所述驱动单元200能够驱动所述第一机翼110以实现各种运动，当然如果所述航行器配置双机翼的结构，可以在所述机架100的另一侧设置另一个驱动单元200以及与所述驱动单元200活动连接的所述第二机翼120，从而实现对两个所述机翼的不同控制。

这样，通过设置在所述机架100的一侧或者两侧的所述驱动单元200以驱动位于所述机架100侧面的所述第一机翼110和/或第二机翼120，使得通过所述机翼能够实现多种基本运动，例如上下摆动、前后摆动、俯仰运动以及机翼展向弯曲等至少四个基本运动，并且位于不同侧面的所述第一机翼110和/或所述第二机翼120能够相互实现独立控制；进一步地，通过不同的所述机翼还可以各自实现复杂的运动组合，也就是通过两个所述机翼的配置能够使得所述航行器的运动方式更加多样，从而实现所述航行器的高运动性能。此外，所述驱动单元200与所述机翼之间连接紧凑，集中布置在所述航行器的所述机架100的侧面，所述航行器的所述机翼的运动关节结构紧凑，集中设置在所述航行器的所述机架100的侧面，减少了所述机翼的运动部分的质量和所述机翼的转动惯量，从而使得所述机翼的运动更加灵活。

继续参照图2和图3所示，所述第一机翼110包括机翼支撑杆111和翼尖支撑杆(未示出)，在所述机翼支撑杆111和所述翼尖支撑杆上分别敷设主体翼板112和翼尖翼板113，所述机翼支撑杆111的第一端与所述机架100上的所述驱动单元200活动连接，其第二端与所述翼尖支撑杆活动连接，这样，通过所述驱动单元200能够驱动所述主体翼板112和所述翼尖翼板113运动，从而带动所述主体翼板112和所述翼尖翼板113的运动。

具体地，为了便于控制所述翼尖翼板113的运动，在所述机翼支撑杆111和所述翼尖支撑杆之间设置转动装置300，所述机翼支撑杆111的第二端通过转动装置300与所述翼尖支撑杆相连接，这样，所述转动装置300能够带动所述翼尖翼板113相对所述主体翼板112实现转动等运动，这里的所述转动装置300作为翼尖转动关节；进一步地，为了保证对于所述翼尖翼板113的运动控制，所述驱动单元200和所述转动装置300之间还通过牵引装置400连接，这里的牵引装置400例如可以是用于驱动翼尖转动关节的绳索或者连杆等。

这样，在本公开实施例中涉及的所述航行器中，从所述机架100与所述第一机翼110之间的部件依次连接顺序为，所述驱动单元200与所述机翼支撑杆111连接，所述机翼支撑杆111与所述转动装置300连接，所述转动装置300与所述翼尖支撑杆连接，所述主体翼板112固定敷设在所述机翼支撑杆111上，所述翼尖翼板113固接敷设在所述翼尖支撑杆上。

图3示出了所述驱动单元200与所述机翼以及所述机架100的连接方式，图4示出了所述航行器中的所述驱动单元200的立体结构，图5示出了所述机架100的立体结构，根据图3并结合图4和图5所示，所述驱动单元200包括第一储能电机装置210、第二储能电机装置220、第三储能电机装置230、第四储能电机装置240以及曲轴250，这里的每个储能电机装置包括驱动装置，这里的驱动装置可以采用电机组件，所述电机组件包括用于输出动力的电机和密封套，所述密封套用于封装容纳所述电机，在所述电机组件的输出轴上设置联轴器；所述曲轴250与所述机架100固定连接，其中，所述曲轴250的结构如图6所示，所述曲轴250的第一端与所述第一储能电机装置210固定连接，所述曲轴250的第二端设置第一连接组件160，这样，所述第一储能电机装置210可以驱动所述曲轴250的转动；所述曲轴250的中部与所述第二储能电机装置220连接，这样，所述第二储能电机装置220设置在所述曲轴250上，所述第二储能电机装置220与所述第三储能电机装置230通过支撑部270连接，所述第三储能电机装置230与所述机翼支撑杆110活动连接，所述第四储能电机装置240设置在所述机翼支撑杆110上，其中，所述第一储能电机装置210、所述第二储能电机装置220、所述第三储能电机装置230以及所述第四储能电机装置240的动力输出方向各自不同，从而使得通过不同的储能电机装置的确定，使得所述第一机翼110可以实现不同方向的运动。优选地，所述第一储能电机装置210、所述第二储能电机装置220、所述第三储能电机装置230的动力输出方向相互垂直。

这里需要说明的是，所述第一储能电机装置210、所述第二储能电机装置220、所述第三储能电机装置230以及所述第四储能电机装置240的结构和功能相同，本公开实施例在以所述第一储能电机装置210为例介绍其具体结构。这里的电机储能装置，可以广泛应用于电机往复转动的情形，尤其能够用于仿生的航行器的运动控制，例如在仿生的航行器的运动中，其机翼的上下摆动通过例如电机等驱动装置的往复转动实现，在这个过程中，通过电机的正转或者反转从而使得所述电机的输出端实现两个方向的往复转动，在所述输出端在一个方向上运动并需要进行方向转换时需要进行制动减速，本公开实施例能够将所述电机在输出端运动中进行方向转换时实现制动作用，并且能够实现将动能进行储存和释放。

如图12-15所示，图12-15示出了本实施例中的储能电机装置，其中，图12示出了所述储能电机装置的立体示意图，图13示出了所述储能电机装置的爆炸图，图14示出了所述储能电机装置的侧视图，具体地，所述储能电机装置包括驱动装置，这里的驱动装置可以采用电机组件10，所述电机组件10包括用于输出动力的电机6和密封套，所述密封套用于封装容纳所述电机6，所述电机6能够稳定地固定在所述密封套中并能够实现顺时针或者逆时针等不同方向的转动以输出动能；为了便于将所述电机6固定设置在所述密封套中，具体地，所述密封套包括前盖1和后盖5，这里对所述前盖1和所述后盖5的形状不做具体限定，只要所述前盖1和所述后盖5相互盖合后并且能够将所述电机6稳定固定在其中即可；优选地，在通过所述密封套封装所述电机6时，使得所述前盖1位于所述电机组件的输出侧，这样便于所述电机6的输出部件伸出所述密封套，也就是，所述电机组件中所述电机6的动能从所述前盖1的方向输出。尤其所述航行器用于水下航行时，所述密封套能够使得所述电机6在水下实现密封。

在一个具体的实施方式中，所述前盖1可以是具有一侧封口并且另一侧呈开口的圆柱体形状，这个圆柱体形状与所述电机6的外壳形状匹配，以便于所述电机6固定容纳在所述前盖1中，所述后盖5为平面盖状，所述后盖5可以盖合所述开口，从而盖合在所述前盖1上以形成所述密封套以封装所述电机6。

进一步地，图15示出了所述前盖1的立体图，图16示出了所述前盖1的主视图，图17示出了所述后盖5的立体图，图18示出了所述后盖5的侧视图。参照图12-15并结合图15-图18所示，为了能够实现所述密封套对所述电机6的封装作用，在所述前盖1的端面上设置第一固定孔11，在所述后盖5的端面上设置第二固定孔51，通过所述第一固定孔11和所述第二固定孔51和例如螺钉的配合可以在当将所述电机6固定其中之后，将所述密封套实现封装。

进一步地，由于所述后盖5盖合在所述前盖1上以形成所述密封套以封装所述电机6，所述后盖5包括环形部52，所述环形部52与所述前盖1的端面接触连接，所述第二固定孔51可以设置在所述环形部52上；此外，在所述环形部52的内侧设置突起部53，所述突起部53远离所述前盖1的方向设置，优选地，所述突起部53可以与所述环形部52相互垂直设置，考虑到在所述密封套中所述电机组件的动能由所述前盖1的方向输出，所述电机6的电源线、控制线等从所述后盖5的方向布置，所述电机6所用的电源线以及控制线等需要从所述电机组件外伸入到所述电机组件中并与所述电机6连接，为此，在所述突起部53上设置线孔54，所述线孔54用于使得所述电机6所用的电源线以及控制线等穿过并与所述电机6相连接。

进一步地，如图12-图15所示，作为驱动装置的所述电机6具有输出轴3，所述电机6通过所述输出轴3输出动力，所述输出轴3安装在所述电机组件的输出侧，其穿过并伸出所述电机组件100的所述密封套，尤其穿过所述密封套的所述前盖1，例如可以在所述前盖1上设置通孔以便于所述输出轴3的能够穿过，在所述电机组件的输出侧设置联轴器2，所述联轴器2例如与所述机翼的运动相关联，所述联轴器2具体地位于所述电机组件的外侧，尤其位于所述前盖1的外侧，并且所述联轴器2固定套设在所述输出轴3上，其能够随着所述输出轴3的转动而转动。具体地，在所述电机组件上尤其在所述前盖1上设置第一孔13，所述联轴器2的部分通过穿过所述第一孔13以与所述电机组件100中的所述电机6之间实现固定。

进一步地，如图19和20所示，图19示出了所述联轴器2的立体结构示意图，图20示出了所述联轴器2的侧视图，所述联轴器2包括套接部21和拨杆部22，所述套接部21可以和所述拨杆部22一体制成，所述套接部21与所述输出轴3连接；为了便于与所述输出轴3连接，所述套接部21的形状可以是圆盘状，具体地，所述套接部21中设置与所述输出轴3相配合的第二孔23，所述输出轴3穿过所述第二孔23使得所述联轴器2固定设置在所述输出轴3上；进一步地，所述拨杆部22的近端部与所述套接部21连接，在所述拨杆部22的远端部设置拨片24，所述拨片24设置在所述拨杆部21的朝向所述前盖1的第一侧面并与所述拨杆部22相互垂直设置；这样，所述套接部21能够套设在所述输出轴3上并可以与所述输出轴3同轴转动，这样，当所述套接部21随着所述输出轴3转动的过程中，所述套接部21通过所述拨杆部22带动所述拨片24转动，这样，所述电机组件100输出的动能会被传递到所述拨杆部22上。

考虑到所述联轴器2设置在所述前盖1的外侧，所述拨片24设置在所述拨杆部22的朝向所述前盖1的第一侧面，进一步地，由于所述输出轴3的动能会随着所述联轴器2的转动传递到所述拨杆部22上，为了实现对所述动能的储存和释放，如图1和2所示，在所述电机组件100的外侧面上设置滑槽12，所述滑槽12尤其可以设置在所述密封套的所述前盖1的端面上，所述滑槽12用于容纳所述拨片24，这里的所述滑槽12的形状与所述前盖1的形状匹配，并且用于配合所述拨片24的运动，以使得所述拨片24能够插入到所述滑槽12中，并且随着所述拨片24的转动以在所述滑槽12中运动，相应地，所述拨片24的形状与所述滑槽12的截面形状相匹配。

进一步地，所述滑槽12的长度可以根据所述拨片24的运动范围确定，也就是所述拨片24在所述滑槽12的范围内运动，所述拨片24的运动范围基于所述机翼的摆动范围确定，同时其基于所述电机6的正转或者反转的范围确定。这里，相应地，所述滑槽12具有一定的范围，其两个端部为所述拨片24运动范围的两个终点；由于所述拨片24随着所述电机组件100的所述输出轴3的转动而运动，其运动轨迹为弧形，因此，这里的所述滑槽12的形状例如可以设置为圆弧状，这样，所述拨片24能够沿着圆弧状的所述滑槽12运动。

进一步地，由于所述拨片24在所述滑槽12中的一定范围内运动，在所述滑槽12中设置弹簧，以使得所述拨片24在所述滑槽12中运动时能够压缩所述弹簧以通过所述弹簧实现制动作用并能够通过所述弹簧的压缩实现动能的储存，这样，在所述拨片24压缩所述弹簧的行程中将动能进行储存，而在释放所述弹簧的过程中将弹性势能转换用于所述电机6转动的动能。例如可以在所述滑槽12的中部设置缺口以便于所述弹簧的安装。具体地，考虑到所述电机6能够实现正转和反转，从而使得所述输出轴3能够按照两个方向转动，最终使得所述拨片24能够按照两个方向转动，例如顺时针和逆时针方向，这样，所述滑槽12的两个端部分别为所述电机6正转或者反转时，所述拨片24运动的终点，如果所述拨片24继续运动将会接触到并损伤所述电机6，因此，所述拨片24需要在运动到两个端部处进行制动和动能储存；为此，在这两个端部分别固定设置弹簧14，所述拨片24在所述电机6正转或者反转的转动过程中都能够在所述滑槽12中实现往复运动并且能够分别压缩位于所述滑槽12的两个端部的所述弹簧14，从而在所述电机6的两个方向的转动过程中都能通过所述拨片24压缩位于两个端部的所述弹簧14以分别实现制动以及动能的储存，在所述拨片24压缩所述弹簧14的行程中将动能进行储存，而在释放所述弹簧14的过程中将弹性势能转换用于所述电机6转动的动能。并可以使得所述电机6在往复转动的末端处即所述弹簧14压缩的极限位置处实现制动并快速反向回转，满足电机高频往复转动的要求，并节省能量。其中，所述弹簧14在自然状态下的长度即所述弹簧14的压缩行程可以根据需要确定，若所述滑槽12的长度大于所述滑槽12的两个端部处的所述弹簧14的自然长度之和，则意味存在空行程，即在该空行程中并不压缩所述弹簧14。

进一步地，继续参照图19和图20所示，为了便于在所述输出轴3上安装所述联轴器2，在所述套接部21的朝向所述前盖1的第一侧面设置第一凸台部25，在所述套接部21的远离所述前盖1的第二侧面设置第二凸台部26，所述第一凸台部25和所述第二凸台部26用于加强所述联轴器2与所述输出轴3之间的连接强度，所述第一凸台部25的形状与所述第一孔13匹配，从而穿过所述第一孔13中，在所述第一凸台部25上设置至少一个第三孔27，所述第一凸台部25通过所述第三孔27与所述电机组件100的所述电机6的外壳实现连接。此外，所述第二凸台部26和所述输出轴3之间还可以设置卡键结构以保证所述联轴器2与所述输出轴3同轴转动。

通过采用本公开实施例的储能电机装置，按照以下方式实现工作：

在所述电机组件中所述电机6的驱动下，通过所述联轴器2带动所述输出轴3转动；所述联轴器2通过所述拨杆部22将动能传递给所述拨片24，其中，所述拨片24运动的曲率半径和所述滑槽12的曲率半径保持一致，这样所述拨片24可以在所述滑槽12中顺畅滑动；其中，在所述滑槽的中间部位设置缺口，其直径略大于所述弹簧14的直径，从而，保证所述弹簧14的便于安装，并能够按照轴向推送至所述滑槽12的端部进行固定，这样，保证了所述弹簧14在与所述拨片24接触后始终在所述滑槽12中做压缩和恢复运动，不会出现周向窜动或者掉出所述滑槽12的情况出现。

本公开实施例配合驱动装置控制使用，例如可以运用在仿生航行器的运行中，工作流程如下：在空行程过程中，通过所述电机6上电驱动，带动外部载荷工作，当所述拨片24通过转动即将接触所述电机14时，所述电机6可以断电，依靠负载的惯性继续运动，从而使得所述拨片24压缩所述弹簧14，将负载的动能大部分转换为所述弹簧14的弹性势能储存，并实现制动，当所述弹簧14压缩到最短点，电机电流方向，此时所述弹簧14的弹性势能也释放，使得所述电机6中的转子在带相同负载的情况下具有比单纯电流反向更大的转矩，直接体现就是反向加速更快。在大多数仿生机械的往复运动中更具优势。这里的电机的储能制动结构设计可以使得电机在往复转动行程的限位处快速反向回转，满足高频往复运动的要求，并节省能量，从而达到输出端高频摆动的要求。

进一步地，如图5所示，为了使得所述曲轴250与所述机架100之间固定连接，其中，位于所述曲轴250的第一端的所述第一储能电机装置210和位于所述曲轴250的第二端的所述第一连接组件160分别与所述机架100相连接，其中，为了便于所述第一储能电机装置210与所述机架100相连接，可以在所述机架100上分别设置第一连接组件160和第二连接组件170，其中，所述第一连接组件170与所述第一储能电机装置210的密封套外壳相连接，所述第一储能电机装置210的输出轴与所述曲轴250之间通过曲轴联轴器连接；所述第二连接组件170与所述机架100相连接，这样使得所述曲轴250与所述机架100连接，从而使得所述驱动单元200能够固定在所述机架100上，这里的所述第一连接组件160可以是滚动轴承支座，当然还可以为电机，这样虽然自由度没有改变，但是可以增加该自由度的驱动力。此外，为了使得所述曲轴250的中部与所述第二储能电机装置220连接，如图6所示，可以将所述曲轴250与所述第二储能电机装置220的密封套一体制成。

如上所述，所述第二储能电机装置220与所述第三储能电机装置230通过支撑部270连接，如图7和图8所示，所述支撑部270包括底座271、圈状部272和固定架276，在所述底座271上设置固定柱273，所述圈状部272通过套设在固定柱273上从而设置在所述底座271上，所述固定柱273为中空结构，在其中可以插入杆部274，其中，所述底座271包括U型部2711和环状部2712，所述圈状部272和所述环状部2712相互平行设置，其中，所述U型部2711与所述第二储能电机装置220相互卡接，具体地，所述固定架276与所述第二储能电机装置220连接，所述U型部2711的两个长边分别与所述第二储能电机装置220的输出端的联轴器和所述固定架276连接，从而使得所述支撑部270能够随着所述第二储能电机装置220的联轴器的转动而转动，所述圈状部272和所述环状部2712分别套设在所述第三储能电机装置230的密封套上的不同位置，从而能够将所述第三储能电机装置230设置在所述支撑部270上，通过所述支撑部270设置在所述第二储能电机装置220上，使得所述第三储能电机装置230能够设置在所述曲轴250上，这样当所述第二储能电机装置220转动时，通过所述支撑部270带动所述第三储能电机装置230转动。

这样在安装时，所述第二储能电机装置220中的电机与密封套的前盖固接，密封套的后盖与前盖固接，固定架276与所述第二储能电机装置220中密封套的后盖上的转轴连接，所述第二储能电机装置220中的弹簧分别固接于前盖的端面滑槽内，联轴器和拨片与所述第二储能电机装置220的输出端固接，拨片置于前盖的滑槽内,支撑部270的两端分别与所述第二储能电机装置220的联轴器和拨片和所述固定架276固接。所述第三储能电机装置230与支撑部270固接，所述支撑部270的杆部274与固定柱273连接，所述第三储能电机装置230的联轴器与所述第三储能电机装置230的输出轴固接，所述机翼支撑杆111与所述第三储能电机装置230的联轴器固接。

进一步地，如图8所示，所述机翼支撑杆111的第一端套设在所述第三储能电机装置230的输出端的联轴器上，所述机翼支撑杆111与所述支撑部270上的所述固定柱273或者插入到所述固定柱273中的所述杆部274之间通过第一固定组件275相互连接，从而使得所述机翼支撑杆111相对所述支撑部270固定设置。这样，所述第三储能电机装置230可以驱动所述机翼支撑杆111转动。

进一步地，如图9所示，所述第四储能电机装置240设置在所述机翼支撑杆111上，所述第四储能电机装置240的一端与所述第三储能电机装置230的输出端的联轴器固定连接，其另一端通过第二固定组件241与所述机翼支撑杆111连接，从而使得所述第四储能电机装置240能够随着所述第三储能电机装置230的转动而转动，在所述第四储能电机装置240的输出端的联轴器上设置转动控制部242，所述转动控制部242与所述转动装置300通过牵引装置400相连接，以控制所述翼尖支撑杆的运动。

这样在安装时，所述第四储能电机装置240的侧壁与所述第三储能电机装置230的联轴器的弧形部分紧贴固接，所述第二固定组件241固接于所述机翼支撑杆111上，所述第四储能电机装置240的输出轴的端面与所述第二固定组件241固接，所述第二固定组件241与所述机翼支撑杆111通过滚动轴承连接，所述转动控制部242与所述第四储能电机装置240的输出轴固接，牵引装置400缠绕在所述转动控制部242上。

如图10所示，图10示出了本公开实施例中所述转动装置300的结构示意图以及其与所述机翼支撑杆111和所述翼尖支撑杆114之间的连接关系，所述转动装置300包括基座部310和关节部320，其中，所述基座部310固定设置在所述机翼支撑杆111的第二端，所述基座部310包括两个相互平行设置的立柱311，在所述立柱311之间设置呈U型的支撑台312，在所述支撑台312上设置转轴313，所述立柱311与所述转轴313的中部连接，所述关节部320呈U型设置，其U型两个长边与所述转轴313转动连接。这样，所述关节部320能够实现摆动。

此外，如上所述，所述转动装置300与所述驱动单元200之间还通过牵引装置400连接，结合图9-图10所示，所述牵引装置400的一端缠绕在所述驱动单元200上，另一端缠绕在所述转动装置300的所述关节部320上，这里的牵引装置400例如可以是用于翼尖转动关节的驱动绳索，当然还可以如图11所示的连杆。

本公开实施例中涉及的多自由度的驱动装置能够使得所述航行器基于机翼的变化，实现复杂的运动。在具有双机翼配置的所述航行器中，由于所述第一机翼110和所述第二机翼120是对称设置的，因此，基本运动情况都是一样的，考虑到复杂运动都是基本运动的叠加，所以这里仅介绍单机翼的基本运动，而这些基本运动都是相互独立的，多个运动之间的组合可以构成单机翼复杂的空间运动，进一步组合可以构成双机翼的复杂运动，从而实现本公开实施例的所述航行器的多自由度复合运动。

以下以所述第一机翼110的运动为例，其中，所述第一机翼110的驱动由4个储能电机装置共同实现，因此对于单机翼的基本运动有4个，分别是：

(1)机翼上下摆动：

这里的机翼上下摆动由所述第一储能电机装置210驱动并产生往复旋转运动，往复运动的角度受到所述第一储能电机装置210中设置在密封套的前盖的端面上滑槽的长度和弹簧的最大压缩极限的限制，由所述曲轴250将所述第一储能电机装置210的往复旋转运动传递给所述第二储能电机装置220作上下摆动，所述第二储能电机装置220通过与所述第三储能电机装置230连接的所述支撑部270将往复摆动运动传递给所述第三储能电机装置230和所述机翼支撑杆111，所述机翼支撑杆111将上下摆动传递给所述第四储能电机装置240、所述转动装置300以及所述主体翼板112，所述转动装置300再将上下摆动传递给所述翼尖翼板113，从而完成整个机翼的上下摆动运动。

(2)机翼俯仰运动：

这里的机翼的俯仰运动由所述第三储能电机装置230驱动，所述第三储能电机装置230将往复转动运动传递给所述机翼支撑杆111，所述机翼支撑杆111将俯仰运动传递给所述主体翼板112、所述第四储能电机装置240和所述转动装置300，所述转动装置300再将俯仰运动传递给所述翼尖翼板113，完成整个机翼的俯仰运动。

(3)机翼前后摆动：

这里的机翼前后摆动由所述第二储能电机装置220驱动，所述第二储能电机装置220往复运动的角度受到所述第二储能电机装置220中设置在密封套的前盖的端面上滑槽的长度和弹簧的最大压缩极限的限制；所述第二储能电机装置220将前后摆动通过联轴器和拨片和所述支撑部270传递给所述第三储能电机装置230，所述第三储能电机装置230再将前后摆动运动传递给所述机翼支撑杆111，所述机翼支撑杆111将前后摆动运动传递给所述主体翼板112、所述第四储能电机装置240和所述转动装置300，所述转动装置300再将前后摆动运动传递给所述翼尖支撑杆，所述翼尖支撑杆将前后摆动运动传递给所述翼尖翼板113，完成整个机翼的前后摆动运动。

(4)翼尖上下摆动：

这里的翼尖上下摆动由所述第四储能电机装置240独立驱动，所述第四储能电机装置240驱动所述转动控制部242作往复运动，所述转动控制部242将往复运动通过所述牵引装置400穿过第二固定组件241和所述基座部310传递给所述关节部320，将所述第四储能电机装置240的往复转动变为所述关节部320的上下摆动运动，所述关节部320将上下摆动运动传递给所述翼尖支撑杆，所述翼尖支撑杆将上下摆动传递给所述翼尖基板113，完成整个机翼翼尖的上下摆动运动。

单机翼的所述航行器基于上述4种基本运动的组合运动，可展现出复杂的翼面运动，既可以模拟生物的翼面运动，又可以极大的提升机翼的推进性能；双机翼的叠加运动形式就更加繁复多样。

本公开实施例中，所述航行器的所述机翼的运动关节结构紧凑，集中设置在所述航行器的机架侧面，减少了所述机翼的运动部分的质量和所述机翼的转动惯量，从而使得所述机翼的运动更加灵活；所述储能电机装置的储能制动结构设计可以使得其中的电机在往复转动得行程的限位处实现快速反向回转，满足高频往复运动的要求，并节省能量，从而达到所述机翼高频摆动的要求，因此，本公开实施例的有益效果在于：本公开实施例通过设置多个储能电机装置能够使得航行器的机翼实现不同的单独动作，多个单独动作之间的组合可以构成复杂的空间运动，从而使得航行器的航行模式更加多样，仿生效果更好。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围。

Claims (15)

1.一种用于航行器的驱动装置，其特征在于，包括第一储能电机装置、第二储能电机装置、第三储能电机装置、第四储能电机装置以及曲轴，所述曲轴的第一端与所述第一储能电机装置固定连接，所述曲轴的中部与所述第二储能电机装置连接，所述第二储能电机装置与所述第三储能电机装置通过支撑部连接，所述第四储能电机装置设置在所述第三储能电机的输出端，所述第一储能电机装置、所述第二储能电机装置、所述第三储能电机装置以及所述第四储能电机装置的动力输出方向各自不同；所述第一储能电机装置、所述第二储能电机装置、所述第三储能电机装置的动力输出方向相互垂直；其中，

所述支撑部包括底座、圈状部和固定架，在所述底座上设置固定柱，所述圈状部通过套设在固定柱上，所述固定柱为中空结构，所述固定架设置在所述第二储能电机装置的输出端，其中，所述底座包括U型部和环状部，所述圈状部和所述环状部相互平行设置，所述U型部与所述第二储能电机装置的输出端连接，所述圈状部和所述环状部分别套设在所述第三储能电机装置上的不同位置。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述第一储能电机装置、第二储能电机装置、第三储能电机装置以及第四储能电机装置中的任一个包括电机组件和联轴器，所述电机组件包括电机，所述电机的输出轴设置在所述电机组件的输出侧，在所述电机组件的端面上设置滑槽，在所述滑槽中设置弹簧，所述联轴器的一端套设在所述输出轴上并能够随着所述输出轴转动，所述联轴器的另一端在所述滑槽中运动并能够基于所述输出轴的转动而压缩所述弹簧。

3.一种航行器，其包括机架以及至少一个机翼，其特征在于，还包括如权利要求1-2中任一项所述的驱动装置。

4.根据权利要求3所述的航行器，其特征在于，在所述曲轴的第二端设置连接部，所述第一储能电机装置和所述连接部分别与所述机架相连接。

5.根据权利要求3所述的航行器，其特征在于，在所述机架上分别设置第一连接组件和第二连接组件，所述第一连接组件与所述第一储能电机装置相连接，所述第二连接组件与所述连接部相连接。

6.根据权利要求3所述的航行器，其特征在于，所述机翼包括机翼支撑杆和翼尖支撑杆，所述机翼支撑杆的第一端与所述驱动装置活动连接，其第二端与所述翼尖支撑杆活动连接。

7.根据权利要求6所述的航行器，其特征在于，在所述机翼支撑杆和所述翼尖支撑杆之间设置转动装置。

8.根据权利要求7所述的航行器，其特征在于，所述转动装置包括基座部和关节部，所述基座部固定设置在所述机翼支撑杆的第二端，所述基座部包括两个相互平行设置的立柱，在所述立柱之间设置呈U型的支撑台，在所述支撑台上设置转轴，所述立柱与所述转轴的中部连接，所述关节部呈U型设置，其两个长边与所述转轴转动连接。

9.根据权利要求7所述的航行器，其特征在于，所述驱动装置和所述转动装置之间通过牵引装置连接。

10.根据权利要求6所述的航行器，其特征在于，所述第三储能电机装置与所述机翼支撑杆活动连接。

11.根据权利要求10所述的航行器，其特征在于，所述机翼支撑杆的第一端套设在所述第三储能电机装置的输出端的联轴器上，所述机翼支撑杆与所述支撑部上之间通过第一固定组件连接。

12.根据权利要求6所述的航行器，其特征在于，在所述机翼支撑杆和所述翼尖支撑杆上分别敷设主体翼板和翼尖翼板。

13.根据权利要求6所述的航行器，其特征在于，所述第四储能电机装置设置在所述机翼支撑杆上。

14.根据权利要求13所述的航行器，其特征在于，所述第四储能电机装置的一端与所述第三储能电机装置的输出端的联轴器固定连接，其另一端通过第二固定组件与所述机翼支撑杆连接。

15.根据权利要求9所述的航行器，其特征在于，在所述第四储能电机装置的输出端的联轴器上设置转动控制部，所述转动控制部与所述转动装置通过牵引装置相连接。

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