CN114084328A - 一种水下仿生推进器及其运动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下仿生推进器，包括推头、外壳、保护盒、叶片组件、变向机构，推头的平端与外壳的一端固定，变向机构与外壳的另一端连接，保护盒一端套设于外壳上并与其外周面固定，使变向机构位于保护盒内部，叶片组件设置于保护盒内并与变向机构转动连接，保护盒的外周面上分布有多个走水孔。本发明通过按压推杆带动软杆移动，软杆的移动起初挤压顶端弧板转动，从而带动着右侧搭板在卡盘的限制下移动，推进器受压阻力变化，推进器左侧偏移，同理左侧搭板移动，推进器受压阻力变化，推进器右侧偏移，从而实现了在水下作业中，同时拉扯局部零件使得推进器在水下受到的阻力不一，随着推进器的持续运动，使得整体航线发生偏移的效果。

Description

一种水下仿生推进器及其运动方法

技术领域

本发明涉及仿生设备技术领域，尤其是涉及一种水下仿生推进器及其运动方法。

背景技术

通过研究鱼类的运动原理，设计出的仿生水下推进器，推进器的运用提高水下作业的便捷性，使得使用者在下潜时，更为省力，同时也降低了水下作业时由于疲劳带来的危险，但是现今的多种水下仿生推进器在实际使用中，只能依靠使用者摆动设备整体方向来改变航线路径，无法起到便捷性的目的。

如CN104816808B是一种仿生波动长鳍水下推进器，每根鳍条通过第一锥齿轮、第二锥齿轮连接一个第一舵机单独驱动，长鳍鳍面是乳胶材料的柔性薄膜做成，能在鳍条带动下实现多种正弦或其他类型的波形并与水作用产生稳定的推进力，但无法便捷改变航线路径。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种水下仿生推进器，在具备在水下作业功能的同时，方便改变航行方向，使整体航线的改变更加便捷。并提供了该推进器的运动方法。

技术方案：一种水下仿生推进器，包括推头、外壳、保护盒、叶片组件、变向机构，推头的平端与外壳的一端固定，变向机构与外壳的另一端连接，保护盒一端套设于外壳上并与其外周面固定，使变向机构位于保护盒内部，叶片组件设置于保护盒内并与变向机构转动连接，保护盒的外周面上分布有多个走水孔。

进一步的，本推进器还包括摆杆、手板，摆杆设有两个，在外壳周向的相对两侧对称设置，两者的一个分别与外壳铰接，手板设置于外壳的周侧，其两端分别与两个摆杆的另一端铰接。

进一步的，变向机构包括连接柱、限位板、推杆、软杆、传动件、推移组件，连接柱的内部设有腔体，其一端与外壳固定，其外周面上设有凸座，凸座上开设有垂直于连接柱外壁并与其内部的腔体连通的卡槽，推杆穿设于卡槽中至到达连接柱的腔体中，推杆的外周壁通过限位板与卡槽的内周壁连接，软杆、传动件、推移组件分别置于腔体内，软杆的一端与推杆连接，另一端与传动件连接，传动件安装于连接柱的内端壁上，推移组件设有两个，在传动件的相对两侧以连接柱的径线为中心对称设置并分别有局部穿过连接柱的周壁至其外部，两个推移组件分别安装于连接柱的内端壁上，且其中一个与传动件的首端连接，另一个与传动件的尾端连接。

进一步的，传动件包括连接绳、滚珠、弧板、卷簧，连接绳与软杆连接，连接绳上依次串连有多个滚珠，多个滚珠组成的珠串置于连接柱的内端壁上的弧形槽中，使两者滑动连接，珠串的首端和尾端处分别设有一个弧板，两个弧板的一端分别通过一个卷簧与连接柱的内端壁铰接，首端的弧板的另一端与软杆的端部抵触，尾端的弧板的另一端与珠串末端的一个滚珠抵触，其中一个推移组件与首端的弧板连接，另一个与尾端的弧板连接。

最佳的，滚珠的数量为4～6个，滚珠的直径从首端至尾端递增。

进一步的，推移组件包括球头杆、弹簧伸缩杆、搭板、卡盘，搭板上平行间隔开设有三个滑槽，首尾的两个滑槽中分别开设有一个卡盘，卡盘安装于连接柱的内端壁上，使搭板的一部分位于连接柱的腔体中，另一部分置于连接柱的外部，弹簧伸缩杆设置于中间的滑槽处，其一端与搭板连接，另一端穿过对应的滑槽与连接柱的内端壁连接，球头杆的一端与搭板的内侧壁连接，另一端与传动件的首端或尾端抵触。

最佳的，推移组件还包括顶杆，顶杆的一端自其中一个搭板的侧方从连接柱的外周面斜向穿入其腔体中，该端部在腔体内与另一搭板的侧面连接。

进一步的，叶片组件包括电机、转轴、扇叶，转轴一端穿设于连接柱的端部中并与其转动连接，电机安装于连接柱的腔体中并与转轴的端部连接，扇叶与转轴的另一端连接。

一种上述的水下仿生推进器的运动方法，包括以下步骤：

步骤一：当使用者在水下使用推进器需要变更方向时，按压推杆使得推杆沿着凸座的内壁滑动，推杆在移动时带动着限位板沿着卡槽的内壁滑动，同时带动着软杆挤压首端的弧板转动，首端的弧板的转动挤压球头杆在卡盘的限制下带动着对应一侧搭板延伸，叶片组件持续运行推进推头和外壳在水中移动，推进器受阻力变化，推进器向延伸的搭板一侧偏移；

步骤二：推进器继续偏移，随着软杆的持续挤压，软杆端部脱离首端的弧板，首端的弧板在卷簧的作用下回位，同时该侧的搭板在弹簧伸缩杆的配合下复位，使该侧搭板缩进，此时软杆开始与滚珠接触，使得尾端的弧板受到挤压，尾端的弧板转动带动着另一侧搭板延伸，推进器受阻力变化，推进器向延伸的搭板一侧偏移；

步骤三：松开手后，在弹簧伸缩杆的作用下整体复位。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：该具备方便改变航行方向功能的水下仿生推进器，通过使用者按压推杆使其沿着卡槽的内壁滑动，推杆的移动带动着软杆移动，软杆的移动起初挤压顶端弧板转动，顶端弧板的转动配合着球头杆带动着右侧搭板在卡盘的限制下移动，推进器受压阻力变化，推进器右侧偏移，随着软杆的持续挤压顶端弧板在卷簧的作用下回位，此时滚珠挤压底端弧板，同理左侧搭板移动，推进器受压阻力变化，推进器左侧偏移，从而实现了在水下作业中，同时拉扯局部零件使得推进器在水下受到的阻力不一，随着推进器的持续运动，使得整体航线发生偏移的效果，灵敏度高，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的后视结构示意图；

图3为本发明的局部结构示意图；

图4为本发明连接柱截断结构示意图；

图5为本图4中连接柱的径向截断图；

图6为图5的放大视图A。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种水下仿生推进器，如图1～6所示，包括推头1、外壳2、括摆杆3、手板4、保护盒5、叶片组件、变向机构。

推头1为子弹型，推头1的平端与外壳2的一端固定，变向机构与外壳2的另一端连接，变向机构包括连接柱9、限位板12、推杆13、软杆14、传动件、推移组件、，连接柱9的内部设有腔体，其一端与外壳2固定，其外周面上设有凸座10，凸座10上开设有垂直于连接柱9外壁并与其内部的腔体连通的卡槽11，推杆13穿设于卡槽11中至到达连接柱9的腔体中，推杆13的外周壁通过限位板12与卡槽11的内周壁连接，软杆14、传动件、推移组件分别置于腔体内，软杆14的一端与推杆13连接，另一端与传动件连接，连接柱9的内端壁上设有与软杆匹配的长条形凹陷，软杆14置于其中使软杆14的外壁与连接柱9的内端壁滑动连接，传动件安装于连接9的内端壁上，推移组件设有两个，在传动件的相对两侧以连接柱9的径线为中心对称设置并分别有局部穿过连接柱9的周壁至其外部，两个推移组件分别安装于连接柱9的内端壁上，且其中一个与传动件的首端连接，另一个与传动件的尾端连接。

传动件包括连接绳15、滚珠16、弧板17、卷簧18，连接绳15与软杆14连接，连接绳15上依次串连有多个滚珠16，滚珠16的数量为4～6个，滚珠16的直径从首端至尾端递增，多个滚珠16组成的珠串置于连接柱9的内端壁上的弧形槽中，使两者滑动连接，珠串的首端和尾端处分别设有一个弧板17，两个弧板17的一端分别通过一个卷簧18与连接柱9的内端壁铰接，首端的弧板17的另一端与软杆14的端部抵触，尾端的弧板17的另一端与珠串末端的一个滚珠16抵触，其中一个推移组件与首端的弧板17连接，另一个与尾端的弧板17连接。

推移组件包括球头杆19、弹簧伸缩杆20、搭板21、卡盘23、顶杆24，搭板21上平行间隔开设有三个滑槽22，首尾的两个滑槽22中分别开设有一个卡盘23，卡盘23安装于连接柱9的内端壁上，使搭板21的一部分位于连接柱9的腔体中，另一部分置于连接柱9的外部，弹簧伸缩杆20设置于中间的滑槽22处，其一端与搭板21连接，另一端穿过对应的滑槽22与连接柱9的内端壁连接，球头杆19的一端与搭板21的内侧壁连接，另一端与传动件的首端或尾端抵触，顶杆24的一端自其中一个搭板21的侧方从连接柱9的外周面斜向穿入其腔体中，该端部在腔体内与另一搭板21的侧面连接，推移组件实现在利用推进器进行水下作业时，通过按压推杆13使得左右两个搭板21的延伸尺寸发生变化，随着扇叶8的持续转动，鉴于搭板21的左端和右端与水接触面积不一，使其受到的阻力不等，进一步来改变航行方向。

摆杆3设有两个，在外壳2周向的相对两侧对称设置，两者的一个分别与外壳2铰接，手板4设置于外壳2的周侧，其两端分别与两个摆杆3的另一端铰接，设置摆杆3和手板4能够更方便的拿取推头1，保护盒5一端套设于外壳2上并与其外周面固定，使变向机构位于保护盒5内部，叶片组件设置于保护盒5内并与变向机构转动连接，保护盒5的外周面上分布有一圈圈的走水孔6。

叶片组件包括电机、转轴7、扇叶8，转轴7一端穿设于连接柱9的端部中并与其转动连接，电机安装于连接柱9的腔体中并与转轴7的端部连接，扇叶8与转轴7的另一端连接。

扇叶8的外壁与保护盒5的内壁转动连接，推杆13的外壁与卡槽11的内壁滑动连接，为了实现随着扇叶8的转动，推头1持续推进带动着使用者水下作业，同时保证了推杆13移动的稳定性，软杆14的外壁与连接柱9的内壁活动连接，弧板17的右侧与连接柱9的内壁铰接，为了保证软杆14在移动的过程中沿着一定的限制方向，同时保证了弧板17在转动时的稳定性，滚珠16的外壁与连接柱9的内壁滑动连接，球头杆19的右侧与搭板21的正面固定安装，为了实现滚珠16沿着连接柱9内壁移动的稳定性，同时实现了滚珠16的移动挤压底端弧板17转动的效果。

卡盘23的背面与连接柱9的内壁固定安装，球头杆19与搭板21固定连接，为了保证搭板21移动的稳定性，避免在水下作业时，在水压的影响下出现抖动的效果，连接柱9的相对两侧设有出口，使搭板21的一部分露出位于连接柱9外，实现搭板21的外壁与连接柱9的内壁滑动连接，滚珠16的尺寸从上到下依次增大，为了实现随着滚珠16的移动带动着底端弧板17的转动，进一步的实现左侧搭板21的移动，弧板17的数量为两个，底端弧板17的外壁与滚珠16的外壁相接触，为了实现两个搭板21在移动时的独立性，进一步的保证在水下作业时可以改变航行的效果。

叶片组件为推头1在进行推进时提供动力，同时保证了转轴7转动的稳定性，球头杆19、弹簧伸缩杆20以及搭板21的数量为两个，两个球头杆19、弹簧伸缩杆20以及搭板21以连接柱9的垂直中心线为中心对称均匀分布，为了实现推进器在水下航行时可以改变方向的效果，同时可以改变两侧搭板21的延伸尺寸。

上述的水下仿生推进器的运动方法，包括以下步骤：

步骤一：当使用者在水下使用推进器需要变更方向时，通过手掌向下按压推杆13使得推杆13沿着凸座10的内壁滑动，推杆13在移动时带动着限位板12沿着卡槽11的内壁滑动，同时带动着软杆14挤压顶端弧板17转动，顶端弧板17的转动挤压球头杆19在卡盘23的限制下带动着右侧搭板21延伸，转轴7转动带动着扇叶8持续推进推头1和外壳2在水中移动，推进器受阻力变化，推进器右侧偏移；

步骤二：推进器右侧偏移，随着软杆14的持续挤压顶端弧板17在卷簧18的作用下回位，右侧搭板21在弹簧伸缩杆20的配合下复位，此时软杆14开始与滚珠16接触，使得底端弧板17受到挤压，底端弧板17转动带动着左侧搭板21延伸，此时右侧搭板21缩进，推进器受阻力变化，推进器左侧偏移；

步骤三：松开手后，在弹簧伸缩杆20的作用下整体复位，当开始阶段需要左侧偏移时，只需快速推动右侧顶杆，顶杆沿着连接柱9的内壁滑动，使得左侧搭板21外侧移动，从而实现了在水下作业中，同时拉扯局部零件使得推进器在水下受到的阻力不一，随着推进器的持续运动，使得整体航线发生偏移的效果。

Claims (9)

1.一种水下仿生推进器，其特征在于：包括推头(1)、外壳(2)、保护盒(5)、叶片组件、变向机构，推头(1)的平端与外壳(2)的一端固定，变向机构与外壳(2)的另一端连接，保护盒(5)一端套设于外壳(2)上并与其外周面固定，使变向机构位于保护盒(5)内部，叶片组件设置于保护盒(5)内并与变向机构转动连接，保护盒(5)的外周面上分布有多个走水孔(6)。

2.根据权利要求1所述的一种水下仿生推进器，其特征在于：还包括摆杆(3)、手板(4)，摆杆(3)设有两个，在外壳(2)周向的相对两侧对称设置，两者的一个分别与外壳(2)铰接，手板(4)设置于外壳(2)的周侧，其两端分别与两个摆杆(3)的另一端铰接。

3.根据权利要求1所述的一种水下仿生推进器，其特征在于：变向机构包括连接柱(9)、限位板(12)、推杆(13)、软杆(14)、传动件、推移组件，连接柱(9)的内部设有腔体，其一端与外壳(2)固定，其外周面上设有凸座(10)，凸座(10)上开设有垂直于连接柱(9)外壁并与其内部的腔体连通的卡槽(11)，推杆(13)穿设于卡槽(11)中至到达连接柱(9)的腔体中，推杆(13)的外周壁通过限位板(12)与卡槽(11)的内周壁连接，软杆(14)、传动件、推移组件分别置于腔体内，软杆(14)的一端与推杆(13)连接，另一端与传动件连接，传动件安装于连接柱(9)的内端壁上，推移组件设有两个，在传动件的相对两侧以连接柱(9)的径线为中心对称设置并分别有局部穿过连接柱(9)的周壁至其外部，两个推移组件分别安装于连接柱(9)的内端壁上，且其中一个与传动件的首端连接，另一个与传动件的尾端连接。

4.根据权利要求3所述的一种水下仿生推进器，其特征在于：传动件包括连接绳(15)、滚珠(16)、弧板(17)、卷簧(18)，连接绳(15)与软杆(14)连接，连接绳(15)上依次串连有多个滚珠(16)，多个滚珠(16)组成的珠串置于连接柱(9)的内端壁上的弧形槽中，使两者滑动连接，珠串的首端和尾端处分别设有一个弧板(17)，两个弧板(17)的一端分别通过一个卷簧(18)与连接柱(9)的内端壁铰接，首端的弧板(17)的另一端与软杆(14)的端部抵触，尾端的弧板(17)的另一端与珠串末端的一个滚珠(16)抵触，其中一个推移组件与首端的弧板(17)连接，另一个与尾端的弧板(17)连接。

5.根据权利要求4所述的一种水下仿生推进器，其特征在于：滚珠(16)的数量为4～6个，滚珠(16)的直径从首端至尾端递增。

6.根据权利要求3所述的一种水下仿生推进器，其特征在于：推移组件包括球头杆(19)、弹簧伸缩杆(20)、搭板(21)、卡盘(23)，搭板(21)上平行间隔开设有三个滑槽(22)，首尾的两个滑槽(22)中分别开设有一个卡盘(23)，卡盘(23)安装于连接柱(9)的内端壁上，使搭板(21)的一部分位于连接柱(9)的腔体中，另一部分置于连接柱(9)的外部，弹簧伸缩杆(20)设置于中间的滑槽(22)处，其一端与搭板(21)连接，另一端穿过对应的滑槽(22)与连接柱(9)的内端壁连接，球头杆(19)的一端与搭板(21)的内侧壁连接，另一端与传动件的首端或尾端抵触。

7.根据权利要求6所述的一种水下仿生推进器，其特征在于：推移组件还包括顶杆(24)，顶杆(24)的一端自其中一个搭板(21)的侧方从连接柱(9)的外周面斜向穿入其腔体中，该端部在腔体内与另一搭板(21)的侧面连接。

8.根据权利要求1所述的一种水下仿生推进器，其特征在于：叶片组件包括电机、转轴(7)、扇叶(8)，转轴(7)一端穿设于连接柱(9)的端部中并与其转动连接，电机安装于连接柱(9)的腔体中并与转轴(7)的端部连接，扇叶(8)与转轴(7)的另一端连接。

9.一种权利要求6或7所述的水下仿生推进器的运动方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：当使用者在水下使用推进器需要变更方向时，按压推杆使得推杆沿着凸座的内壁滑动，推杆在移动时带动着限位板沿着卡槽的内壁滑动，同时带动着软杆挤压首端的弧板转动，首端的弧板的转动挤压球头杆在卡盘的限制下带动着对应一侧搭板延伸，叶片组件持续运行推进推头和外壳在水中移动，推进器受阻力变化，推进器向延伸的搭板一侧偏移；

步骤二：推进器继续偏移，随着软杆的持续挤压，软杆端部脱离首端的弧板，首端的弧板在卷簧的作用下回位，同时该侧的搭板在弹簧伸缩杆的配合下复位，使该侧搭板缩进，此时软杆开始与滚珠接触，使得尾端的弧板受到挤压，尾端的弧板转动带动着另一侧搭板延伸，推进器受阻力变化，推进器向延伸的搭板一侧偏移；

步骤三：松开手后，在弹簧伸缩杆的作用下整体复位。

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