CN207785816U - 一种包含电控装置的可转向变速巡游装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，所述的电控装置包括变鳍踏板、踏板位置传感器、控制单元、电动机、变鳍执行机构，所述的可转向变速巡游装备还包括仿生尾鳍固定杆、仿生可变尾鳍装置，仿生尾鳍固定杆平行于游泳者小腿布置并与其相固定，仿生尾鳍固定杆朝向游泳者脚部的一端联接仿生可变尾鳍装置，仿生可变尾鳍装置的左、右尾鳍分置于仿生尾鳍固定杆左右两侧并分别通过仿生尾鳍铰接结构与仿生尾鳍固定杆联接，左、右尾鳍上方的左、右变鳍踏板分别通过踝部铰接结构与仿生尾鳍固定杆铰接，左、右变鳍踏板通过电控传力方式或纯机械传力方式与左、右尾鳍以及膝髋部弹性元件分别相联接。

Description

一种包含电控装置的可转向变速巡游装备

技术领域

本发明涉及游泳装备和潜水装备行业，特别涉及一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，用于游泳运动、潜水运动，既可以高速快游，也可以低速慢游，还可以在巡游过程中微调修正方向和灵活转向，特别适合于水中长距离巡游；采用左、右相互独立的双筒形状的仿生尾鳍固定杆和左、右相互独立的双筒形状的大腿杆体的组合，通过双筒贴合面之间的相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈和相互成对的定位销和定位销孔，可以实现快速、便捷的彼此相互定位、靠拢贴合及分离，大大地方便了游泳者在穿着、游泳、行走之间的随意切换，也间接增加了游泳者在水中遇到突发险情时的应对选项，大大提高了游泳者遇险时的应急自救能力。

背景技术

当代社会，游泳运动和潜水运动越来越普及，各种游泳装备、潜水装备层出不穷，绝大多数的游泳装备和潜水装备都是以脚蹼为前进的主要推进工具，常见的有双脚双蹼和双脚单蹼，双脚双蹼是游泳者的双脚各穿一只脚蹼，游泳者通过双腿交替打水产生前进的推动力，双脚单蹼是游泳者的双脚共穿一只脚蹼，游泳者通过双腿同步打水产生前进的推动力。

无论是双脚双蹼还是双脚单蹼，均有其最适合的单一打水频率，游泳者只有以该打水频率打水，才能获得最佳的推进力；当游泳者希望改变游速，比如以更高的频率打水高速快游或者以较低的频率打水低速慢游时，推进的效率均会下降，尤其是当游泳者以较高的频率打水时，不仅推进效率不高，而且还会很快产生疲劳感；无论是双脚双蹼还是双脚单蹼，游泳者都无法实现灵活转向、方向微调修正；另外，无论是双脚双蹼还是双脚单蹼，通常都是穿在游泳者脚上，因为腿与脚存在夹角，所以脚蹼打水产生的推进力方向必然不能够与游泳者前进的方向完全一致，由此也削弱了推进效率。

人类的腿部骨骼肌绝大部分生长在腿部骨骼的单侧而非对称生长，膝关节和髋关节均只能单向弯折而不能双向弯折，游泳者在游泳或潜水的双向同步摆腿施力过程中，很难做到摆腿幅度平衡对称；现有的绝大多数的游泳装备和潜水装备都难以彻底解决人体适应陆地行走的天然结构与在水中自由游动这样一对矛盾；自从人类的远古祖先离开海洋来到陆地生活以后，身体结构慢慢发生变化，原来适应在海洋中游动的结构逐渐退化、消失，取而代之的是适应陆地行走的结构，因此，当人类再次回到水中从事游泳运动时，已不能再象鱼一样摆动尾鳍、自在游动。

发明内容

针对当今现有的游泳装备和潜水装备的主要推进工具双脚双蹼、双脚单蹼所没有较好地解决的人体不适应在水中高效游动的天然运动结构缺陷，即难以实现在高速快游和低速慢游两种状态下均能获得较高的推进效率且无法实现灵活转向、方向微调修正等不足之处，本发明人对海豚、鲸类等重返海洋生活的哺乳动物摆动尾鳍的过程进行仔细观察、研究，并与人类在水中模仿海豚、鲸类摆动尾鳍游动的姿势相对比，比较二者之间的差异，对于产生差异的原因再进行具体分析，结合人体运动结构特点，通过科学合理地运用人体工学，提供出一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，借助该包含电控装置的可转向变速巡游装备，游泳者可以根据在水中的游速，通过分别转动左、右脚踝，即做伸直脚背或勾脚的动作，采用电控传力方式或纯机械传力方式，分别调整仿生可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍的转角，从而实现鳍展宽度、鳍展面积调整或实现灵活转向、方向微调修正，进而达到既可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，无论在何种频率下打水，游泳者均可以有效提高有用功的比重，最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速，在游泳的过程中，当需要转向时或方向出现偏离时，通过异步调整左尾鳍、右尾鳍的转角，实现实时灵活转向或方向微调修正，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，最终达到长距离连续巡游的目的；游泳者通过变速巡游，还可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感；另外，该包含电控装置的可转向变速巡游装备的产生推力的方向与游泳者行进方向完全一致，从而克服了双脚双蹼或者双脚单蹼由于穿着在游泳者脚上所造成的腿与蹼存在夹角进而蹼打水产生的推进力方向不能够与游泳者前进的方向完全一致的缺陷，从而进一步提高推进效率。

针对人类的腿部骨骼肌绝大部分生长在腿部骨骼的单侧而非对称生长，膝关节和髋关节均只能单向弯折而不能双向弯折的特点，通过所述膝部弹性储能组件、髋部弹性储能组件，在游泳或潜水的双向同步摆腿施力过程中，所述各关节处的弹性储能组件，均完成一个周期的储存、释放能量的过程，从而将施力不对等的单向摆腿动作转化成施力较为平衡对等的双向同步摆腿动作，摆腿幅度更加平衡对称，摆腿姿势更加协调，有效提高有用功的比重，降低摆腿动作的内耗，从而大大提高游泳或潜水的前进效率和游速，并有效降低长时间游泳和或潜水时产生的疲劳感。

再有，采用左、右相互独立的双筒形状的仿生尾鳍固定杆和左、右相互独立的双筒形状的大腿杆体的组合，通过双筒贴合面之间的相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈和相互成对的定位销和定位销孔，可以实现快速、便捷的彼此相互定位、靠拢贴合及分离，大大地方便了游泳者在穿着、游泳、行走之间的随意切换，也间接增加了游泳者在水中遇到突发险情时的应对选项，大大提高了游泳者遇险时的应急自救能力。

本发明具体采用如下方案：

一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，所述电控装置包括变鳍踏板、踏板位置传感器、控制单元、电动机、变鳍执行机构，相应的所述可转向变速巡游装备还包括至少一个的仿生尾鳍固定杆和仿生可变尾鳍装置，所述仿生尾鳍固定杆平行于游泳者小腿布置并与游泳者的至少一条小腿相固定或绑定，所述仿生尾鳍固定杆朝向游泳者脚部的一端联接有仿生可变尾鳍装置，所述仿生可变尾鳍装置包括至少一个的左尾鳍和至少一个的右尾鳍，所述左尾鳍、右尾鳍分置于仿生尾鳍固定杆中下段的左、右两外侧以下即游泳者左、右脚踝的两外侧以下或仿生尾鳍固定杆末端的两外侧并分别通过一个仿生尾鳍铰接结构与仿生尾鳍固定杆相联接，所述左尾鳍加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，仿生尾鳍固定杆中下段的左、右两外侧即游泳者左、右脚踝的两外侧各装着一个所述电控装置的变鳍踏板，仿生尾鳍固定杆与变鳍踏板的联接处设有与游泳者踝关节同步弯折的踝部铰接结构，所述电控装置的变鳍执行机构与仿生可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍之间或者所述电控装置的变鳍踏板与仿生可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍之间分别通过各自独立的至少一个的仿生可变尾鳍联动元件相联接，通过仿生可变尾鳍联动元件，将所述电控装置、仿生可变尾鳍装置联接为一体式结构，所述仿生尾鳍固定杆的空间形状包括但不限于杆形、筒形，所述仿生尾鳍固定杆选用具有适度弹性的材料制成，具体而言包括但不限于工程塑料、玻璃钢、碳纤维、薄壁钢、铝合金、钛合金、薄壁铜合金、陶瓷、钢化玻璃、竹、木材、尼龙，轻质且高强度，以满足长时间、大负荷工作的要求；所述变鳍踏板分为左变鳍踏板和右变鳍踏板，游泳者的左脚置于左变鳍踏板之上并与之相固定，游泳者的右脚置于右变鳍踏板之上并与之相固定，所述踏板位置传感器安装于仿生尾鳍固定杆之上，感受游泳者通过转动脚踝转动变鳍踏板的幅度、力量、加速度，即变鳍踏板角位移变化的幅度、快慢、加速度，所述电控装置的控制单元包括控制电路板、供电电源，所述控制电路板包含印刷线路板、电阻、电容、集成电路芯片，所述集成电路芯片接收来自踏板位置传感器传递来的游泳者转动变鳍踏板的幅度、力量、加速度等信息，按载入的模式程序综合分析处理计算，借助供电电源、电动机，通过可变尾鳍联动元件驱动变鳍执行机构，以相应的幅度、力量、加速度做出反应动作，从而带动左尾鳍、右尾鳍分别以相应的幅度、力量、加速度做出反应动作，进而实现左尾鳍、右尾鳍相对转动的鳍展宽度或鳍展面积的增大、减小功能，或者实现左尾鳍、右尾鳍同向转动的左转、右转以及方向微调修正功能；所述供电电源包括但不限于可充电电池组、不可充电电池组；所述变鳍执行机构包括但不限于将电动机的旋转运动转化成分别操控左尾鳍、右尾鳍围绕各自的仿生尾鳍铰接结构作相对或同向转动的丝杠传动机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、多连杆机构、杠杆机构、电磁力传力机构、磁力传力机构。

所述电控装置类同于汽车电子油门装置，电控装置的变鳍踏板、踏板位置传感器、控制单元、电动机、变鳍执行机构分别类同于汽车电子油门装置的油门踏板、踏板位置传感器、EGAS控制单元、电动机、驱动节气门执行机构。

所述电控装置的控制单元的控制电路板的集成电路芯片载入有适合于不同工况下的模式程序，所述模式程序包括但不限于最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序、手动调节模式程序，所述各模式程序根据踏板位置传感器传递来的变鳍踏板转动的幅度、力量、加速度，即变鳍踏板角位移变化的幅度、快慢、加速度，通过该模式程序的分析处理运算，得出最快游速模式、最省力模式、最大效率模式、自学习模式、手动调节模式下相对应的输出值，借助供电电源、电动机，通过可变尾鳍联动元件驱动变鳍执行机构相应动作；所述的最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序的输出值及其计算公式、经验参数、修正系数根据仿生可变尾鳍装置的力学特性参数通过相对应的流体力学计算及模拟实验修正后得出并将其导入到所述的集成电路芯片相对应的模式程序中，所述的自学习模式程序是指在游泳者游泳的过程之中，所述的集成电路芯片根据游泳者本人经常选用的变鳍踏板角位移变化的幅度、快慢、加速度信号值和信号值变化规律加以优化和固化，得出适应于游泳者本人的优化的模式程序，通过最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序可实现仿生可变尾鳍装置的智能随速调节，并可在日后的系统升级过程中不断优化各相关计算公式、参数、修正系数或者增加新的模式程序，所述的手动调节模式程序是指在游泳者游泳的过程之中，游泳者可以通过所述电控装置的控制单元的控制电路板联接的手动操控按键或脚动操控按键实时地手动或脚动增大或减小左尾鳍与右尾鳍之间的夹角，或者微调修正行进方向，所述手动操控按键或脚动操控按键包括但不限于触电开关、行程开关、拨动开关，所述手动操控按键通常可布置于手指可以触碰到的部位，所述脚动操控按键通常可安装在变鳍踏板的脚趾可以触碰到的部位。

所述电控装置的控制电路板的集成电路芯片载入的各模式程序还可以通过程序的刷新、升级实现所述电控装置的模式程序的软件修改完善、对于不同应用工况做出的模式程序的软件参数调整、开发出适合于不同工况特点的专用模式程序软件、类同于汽车电子油门加速器的功能叠加等。

所述电控装置的控制电路板还可包含将所述集成电路芯片的驱动变鳍执行机构的输出信号放大至足以驱动变鳍执行机构动作的功率放大模块，通常情况下，组成所述功率放大模块的电路元器件包括但不限于起功率放大作用的三极管、电阻，所述控制电路板由供电电源提供电能，所述控制电路板装于控制电路板保护罩体之中，所述控制电路板保护罩体的制作材料包括但不限于金属、塑料、橡胶，对所述控制电路板起到保护和固定的作用，所述控制电路板、供电电源、控制电路板保护罩体共同组成所述控制单元。

本发明中，所述电控装置布置于仿生尾鳍固定杆、左尾鳍、右尾鳍内部。

游泳者通过分别转动左、右脚踝，即做伸直脚背或勾脚的动作，除以上所述的通过电控传力方式分别操控左尾鳍、右尾鳍相对或同向转动以外，采用纯机械传力方式，同样可实现分别操控左尾鳍、右尾鳍相对或同向转动，具体如下：所述左侧的变鳍踏板通过至少一个可变尾鳍联动元件与左尾鳍相联接，右侧的变鳍踏板通过至少一个可变尾鳍联动元件与右尾鳍相联接，即同侧联接方式，游泳者通过转动脚踝，相应的变鳍踏板带动同侧的尾鳍转动；所述左侧的变鳍踏板通过至少一个可变尾鳍联动元件与右尾鳍相联接，右侧的变鳍踏板通过至少一个可变尾鳍联动元件与左尾鳍相联接，即异侧联接方式，游泳者通过转动脚踝，相应的变鳍踏板带动异侧的尾鳍转动；无论是同侧联接方式还是异侧联接方式，游泳者通过同步转动双脚的脚踝可实现左尾鳍和右尾鳍围绕各自的仿生尾鳍铰接结构作同步相对转动，即游泳者可实现在摆动尾鳍过程中的增大、减小鳍展宽度或鳍展面积的功能，即实现变速功能，游泳者通过异步转动双脚的脚踝可实现左尾鳍和右尾鳍的同向转动，即游泳者可实现在摆动尾鳍过程中的转向功能或方向微调修正功能。

当游泳者在水中加快摆腿频率，通过同时转动左、右脚踝，即做伸直脚背的动作，采用电控传力方式或纯机械传力方式，同时调整仿生可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍的转角，将左尾鳍和右尾鳍相对收拢，鳍展宽度、鳍展面积减小，进而适应以较高的频率打水高速快游同时保持较高的推进效率；当游泳者在水中降低摆腿频率，通过同时转动左、右脚踝，即做勾脚的动作，采用电控传力方式或纯机械传力方式，同时调整仿生可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍的转角，将左尾鳍和右尾鳍相对展开，鳍展宽度、鳍展面积增大，进而适应以较低的频率打水低速慢游同时保持较高的推进效率；在游泳的过程中，当需要转向时或方向出现偏离时，游泳者异步转动左、右脚踝，采用电控传力方式或纯机械传力方式，通过异步调整左尾鳍、右尾鳍的转角，实现实时灵活转向或方向微调修正；游泳者通过变速巡游，还可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感；另外，该含有电控装置的可转向变速巡游装备的产生推力的方向与游泳者行进方向完全一致，从而克服了双脚双蹼或者双脚单蹼由于穿着在游泳者脚上所造成的腿与蹼存在夹角进而蹼打水产生的推进力方向不能够与游泳者前进的方向完全一致的缺陷，从而进一步提高推进效率。

作为上述技术方案的进一步改进：

在所述左尾鳍、右尾鳍的两旁侧可分别各设置一个较小的左侧尾鳍、右侧尾鳍，所述左尾鳍与较小的左侧尾鳍之间、右尾鳍与较小的右侧尾鳍之间均通过所述仿生尾鳍铰接结构相联接，在所述左侧尾鳍、右侧尾鳍的两旁侧还可再分别各设置一个更小的小左尾鳍、小右尾鳍，所述左侧尾鳍与更小的小左尾鳍之间、右侧尾鳍与更小的小右尾鳍之间也均通过所述仿生尾鳍铰接结构相联接，以此类推，左尾鳍、较小的左侧尾鳍、更小的小左尾鳍通过彼此之间的仿生尾鳍铰接结构相互串联成两级以上的多级串联结构，右尾鳍、较小的右侧尾鳍、更小的小右尾鳍通过彼此之间的仿生尾鳍铰接结构也相互串联成两级以上的多级串联结构，左尾鳍、较小的左侧尾鳍、更小的小左尾鳍之间均设有在彼此之间施加弹性力的仿生尾鳍回位弹性元件(701)，右尾鳍、较小的右侧尾鳍、更小的小右尾鳍之间也均设有在彼此之间施加弹性力的仿生尾鳍回位弹性元件，所述仿生尾鳍回位弹性元件包括但不限于弹簧、气弹簧、橡皮筋，其各自的弹性系数k为常量或随其变形量变化而变化，弹簧的具体类型包括但不限于拉伸弹簧、压缩弹簧、扭簧、碟簧、弹片，当所述各仿生尾鳍回位弹性元件为扭簧时，直接将其套在所述仿生尾鳍铰接结构的铰接轴上，扭簧的两端分别固定于该仿生尾鳍铰接结构所联接的两个相邻的尾鳍；左侧的变鳍踏板、右侧的变鳍踏板分别通过各自独立的至少一个可变尾鳍联动元件穿过同侧的或异侧的各中间左尾鳍、各中间右尾鳍后与位于末端的最小的左尾鳍、最小的右尾鳍相联接；游泳者通过分别转动左、右脚踝，即做伸直脚背或勾脚的动作，通过电控方式或纯机械方式分别操控左尾鳍、右尾鳍围绕各自的仿生尾鳍铰接结构作相对或同向转动，游泳者通过同步转动双脚的脚踝可实现左尾鳍和右尾鳍的同步相对转动，即游泳者可实现在摆动尾鳍过程中的增大、减小鳍展宽度或鳍展面积的功能，即实现变速功能，游泳者通过异步转动双脚的脚踝可实现左尾鳍和右尾鳍的同向转动，即游泳者可实现在摆动尾鳍过程中的转向功能或方向微调修正功能。

通常情况下，左尾鳍与仿生尾鳍固定杆之间、右尾鳍与仿生尾鳍固定杆之间，各设置一个仿生尾鳍铰接结构，当仿生尾鳍固定杆为单根杆时，也可以将该所述的2个仿生尾鳍铰接结构合并为1个，即左尾鳍、右尾鳍铰接于同1点；所述仿生尾鳍铰接结构包括尾鳍铰接螺栓轴、尾鳍铰接轴端螺母；左尾鳍、右尾鳍之间可以以齿面相互咬合的方式保证转动的同步性。

所述左尾鳍、右尾鳍、仿生尾鳍固定杆彼此相联接的方式包括但不限于铰接联接方式、滑动配合联接方式，所述滑动配合联接方式即左尾鳍、右尾鳍、仿生尾鳍固定杆彼此互为滑动轨道地联接在一起，相应的所述左尾鳍、右尾鳍、仿生尾鳍固定杆彼此之间的滑动轨道为曲线轨道或直线轨道；上述两种联接方式均能够实现相类似的功能，即左尾鳍、右尾鳍、仿生尾鳍固定杆彼此之间可以相对转动或相对移动，从而实现左尾鳍加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变。

所述变鳍踏板包括但不限于固定行走游泳两用鞋的脚部固定板结构、一体式鞋型结构、直接卡入普通鞋的雪橇卡鞋器结构；固定行走游泳两用鞋的脚部固定板结构中所述的行走游泳两用鞋的鞋底有与所述脚部固定板上开有的一个以上的螺纹孔完全对应的通孔，通过穿入螺栓可以将脚部固定板与行走游泳两用鞋联接为一体；所述一体式鞋型结构游泳者的脚可以直接穿入其中。

所述仿生尾鳍固定杆可以为单根杆，布置于游泳者两条小腿之间并通过小腿捆绑结构与游泳者的两条小腿同时绑定，所述左尾鳍、右尾鳍分置于仿生尾鳍固定杆末端的左、右两外侧并分别通过一个仿生尾鳍铰接结构与仿生尾鳍固定杆相联接，踝部铰接结构与仿生尾鳍铰接结构沿游泳者行进的方向前后布置，所述左尾鳍加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，通常情况下，单根杆的仿生尾鳍固定杆的长度长于游泳者两小腿的长度并自游泳者两小腿之间向后伸出至游泳者双脚以外；或者所述仿生尾鳍固定杆为相互独立的左、右双杆，分别布置于游泳者两条小腿左、右两外侧并通过各自的两套捆绑单条小腿的结构与游泳者的两条小腿分别固定，所述左尾鳍与左侧的仿生尾鳍固定杆通过一个仿生尾鳍铰接结构相联接，所述仿生尾鳍铰接结构位于左侧的仿生尾鳍固定杆中下段的左外侧以下即游泳者左脚踝的左外侧以下或左侧的仿生尾鳍固定杆末端的左外侧，所述右尾鳍与右侧的仿生尾鳍固定杆通过另一个仿生尾鳍铰接结构相联接，所述另一个仿生尾鳍铰接结构位于右侧的仿生尾鳍固定杆中下段的右外侧以下即游泳者右脚踝的右外侧以下或右侧的仿生尾鳍固定杆末端的右外侧，踝部铰接结构与仿生尾鳍铰接结构沿游泳者行进的方向前后布置，所述左尾鳍加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，左、右双杆的仿生尾鳍固定杆的长度既可长于游泳者两小腿的长度并自游泳者两小腿之间向后伸出至游泳者双脚以外，也可与游泳者两小腿的长度基本相等；再或者所述仿生尾鳍固定杆为单筒形状，游泳者以竖立的姿态双脚及双腿自上而下依次穿入其中并与其相固定，所述左尾鳍、右尾鳍分置于单筒形状的仿生尾鳍固定杆中下段的左、右两外侧以下即游泳者左、右脚踝的两外侧以下或仿生尾鳍固定杆末端的两外侧并分别通过各自的仿生尾鳍铰接结构与单筒形状的仿生尾鳍固定杆相联接，踝部铰接结构与仿生尾鳍铰接结构沿游泳者行进的方向前后布置，所述左尾鳍加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，单筒形状的仿生尾鳍固定杆的长度既可长于游泳者两小腿的长度并自游泳者两小腿之间向后伸出至游泳者双脚以外，也可与游泳者两小腿的长度基本相等；又或者所述仿生尾鳍固定杆为相互独立的左、右双筒形状，游泳者以竖立的姿态左脚及左腿自上而下依次穿入左侧的筒状仿生尾鳍固定杆之中并与其相固定，右脚及右腿自上而下依次穿入右侧的筒状仿生尾鳍固定杆之中并与其相固定，所述左尾鳍与左侧的筒状仿生尾鳍固定杆通过一个仿生尾鳍铰接结构相联接，所述仿生尾鳍铰接结构位于左侧的筒状仿生尾鳍固定杆中下段的左外侧以下即游泳者左脚踝的左外侧以下或左侧的仿生尾鳍固定杆末端的左外侧，所述右尾鳍与右侧的筒状仿生尾鳍固定杆通过另一个仿生尾鳍铰接结构相联接，所述另一个仿生尾鳍铰接结构位于右侧的筒状仿生尾鳍固定杆中下段的右外侧以下即游泳者右脚踝的右外侧以下或右侧的仿生尾鳍固定杆末端的右外侧，左侧的筒状仿生尾鳍固定杆与右侧的筒状仿生尾鳍固定杆彼此平行且相互靠拢贴合，并以永磁力或电磁力彼此吸合在一起，相应的左侧的筒状仿生尾鳍固定杆和右侧的筒状仿生尾鳍固定杆的贴合面分别装有相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈，左侧的筒状仿生尾鳍固定杆和右侧的筒状仿生尾鳍固定杆的贴合面还分别设有相互成对的定位销和定位销孔，定位销包括但不限于圆锥销、圆柱销、半球面销、弹性定位销、弹性锁销，所述定位销可为永磁体或导磁体，也可为不具有磁性金属材料或非金属材料，踝部铰接结构与仿生尾鳍铰接结构沿游泳者行进的方向前后布置，所述左尾鳍加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，左、右双筒形状的仿生尾鳍固定杆的长度既可长于游泳者两小腿的长度并自游泳者两小腿之间向后伸出至游泳者双脚以外，也可与游泳者两小腿的长度基本相等。采用左、右相互独立的双筒形状的仿生尾鳍固定杆，通过双筒贴合面之间的相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈和相互成对的定位销和定位销孔，可以实现快速、便捷的彼此相互定位、靠拢贴合及分离，大大地方便了游泳者在穿着、游泳、行走之间的随意切换，也间接增加了游泳者在水中遇到突发险情时的应对选项，大大提高了游泳者遇险时的应急自救能力。

所述仿生尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍之间，或者左尾鳍与右尾鳍之间，设有在彼此之间施加弹性力的仿生尾鳍回位弹性元件，以帮助左尾鳍、右尾鳍在动作之后回位。

所述仿生尾鳍回位弹性元件包括但不限于弹簧、气弹簧、橡皮筋，其各自的弹性系数k为常量或随其变形量变化而变化；弹簧的具体类型包括但不限于拉伸弹簧、压缩弹簧、扭簧、碟簧、弹片；所述弹片式的仿生尾鳍回位弹性元件可以用金属材料制作，也可以用具有弹性的非金属材料制作。

在所述仿生尾鳍回位弹性元件的弹性力作用下，仿生尾鳍固定杆与左尾鳍、仿生尾鳍固定杆与右尾鳍均彼此压靠于彼此之间的接触点，鳍展宽度、鳍展面积处于最大状态；在仿生尾鳍固定杆左、右两侧分别与左尾鳍、右尾鳍压靠的所述接触点均可开设一个中心线平行于左尾鳍、右尾鳍转动平面的螺纹孔，孔内安装限位螺钉，所述限位螺钉分别顶在左尾鳍、右尾鳍压靠仿生尾鳍固定杆的所述接触点上，调节限位螺钉的旋入深度即可分别调节左尾鳍、右尾鳍的初始鳍展宽度，游泳者通过此调节限位螺钉可以自行微调、修正前进过程中发现的跑偏现象。

所述仿生尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍之间，或者左尾鳍与右尾鳍之间，可附加调节仿生尾鳍回位弹性元件预设弹性形变的仿生可变尾鳍弹力调节结构，从而调节仿生尾鳍回位弹性元件的弹力大小，预设弹性形变即初始弹性形变。

所述左尾鳍和右尾鳍二者之中至少有一者其内部为刚性骨架，外部包裹流线形柔性蒙皮，所述刚性骨架可选用刚性材料，具体而言包括但不限于工程塑料、玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、玻璃、陶瓷、木材、尼龙，所述柔性蒙皮可选用弹性材料，具体而言包括但不限于高弹橡胶、硅橡胶、柔性塑料、柔性聚氨酯；所述刚性骨架的结构刚度为阶梯刚度或渐变刚度形式，沿着游泳者前进的方向自前向后即沿着仿生尾鳍固定杆的纵轴线的方向刚性骨架的结构刚度逐渐降低或由左尾鳍、右尾鳍的外侧向左尾鳍、右尾鳍的内侧刚性骨架的结构刚度逐渐降低，与自然界中鱼类的尾鳍骨架结构相类似，刚性骨架的末梢做成分叉的形状，以弥补由于刚度降低造成的支撑性和作用面积的下降，从而最大限度地提升摆腿的推进效率；所述左尾鳍和右尾鳍二者之中至少有一者其外部包裹弹性薄套或弹性薄膜，制作所述弹性薄套或弹性薄膜的材料包括但不限于弹性橡胶、弹性硅胶，以减小左尾鳍、右尾鳍、仿生尾鳍固定杆的表面不平度，从而减小游动过程中的阻力。

所述左尾鳍或右尾鳍二者之中至少有一者也可以做成前后段拼接的形式，前段为刚性材料，后段为流线形的弹性材料或柔性材料，前后段为一体式结构。

所述左尾鳍和右尾鳍二者之中至少有一者也可以为无蒙皮结构，即完全用玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、玻璃、陶瓷、木材、工程塑料、尼龙、高弹橡胶或聚氨酯直接制成；所述左尾鳍和右尾鳍可以用同种材料制成，也可以用不同种材料制成。

所述仿生可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍组合而成的形状包括但不限于仿海豚尾鳍、仿鲸鱼尾鳍、仿鲨鱼尾鳍、仿金枪鱼尾鳍、仿旗鱼尾鳍，再根据上述动物尾部摆动力量及摆动频率与人类在水中同步摆动双腿的摆动力量及摆动频率的对比情况，将上述动物的尾鳍进行相应地按比例缩放，做成实际的左尾鳍、右尾鳍组合而成的形状，以匹配游泳者在水中模仿上述相对应的动物同步摆动双腿打水并产生推进力的需要；所述左尾鳍、右尾鳍组合而成的形状类型包括但不限于新月型、深叉型、三角型、半圆型，新月型即月芽形；左尾鳍、右尾鳍相对转动使得仿生可变尾鳍装置鳍展宽度或鳍展面积发生变化时，左尾鳍、右尾鳍向仿生尾鳍固定杆的纵轴线的方向收拢后允许出现左尾鳍、右尾鳍部分重叠的情况，仿生可变尾鳍装置鳍展宽度或鳍展面积发生变化前后，所述左尾鳍、右尾鳍组合而成的形状类型可同时发生变化，即在月芽形、深叉型、三角型、半圆型等形状类型之间彼此相互转化，以适应游泳者对于不同巡游距离、不同游速的工况需求，且无论在何种工况下，所述包含电控装置的可转向变速巡游装备均能获得较高的推进效率。

所述仿生尾鳍固定杆通过小腿捆绑结构与游泳者的小腿相固定或绑定，小腿捆绑结构的具体结构为，在所述仿生尾鳍固定杆上设有至少一对用于捆绑、固定左右两侧小腿且生根于仿生尾鳍固定杆的小腿宽皮带或小腿宽绑带，所述小腿宽皮带的皮带扣或皮带锁扣为磁性搭扣结构，所述磁性搭扣结构为一对分置于小腿宽皮带两端头且相互匹配的小腿楔形块和小腿楔形槽，所述小腿楔形块前小后大，小腿楔形槽前大后小，所述小腿楔形块和小腿楔形槽二者之一为强磁体或电磁铁，另一者为导磁体，也可为强磁体或电磁铁，当所述小腿楔形块或小腿楔形槽为电磁铁时，所述包含电控装置的可转向变速巡游装备设有相应的供电电源和控制小腿捆绑结构开合的开合控制装置，所述开合控制装置联接有相对应的开合手动操控按键。

当所述小腿捆绑结构的小腿宽皮带两端头的小腿楔形块放入小腿楔形槽并按下开合手动操控按键通电时，小腿楔形块与小腿楔形槽在磁力或电磁力的作用下，相互吸引且相互导引、定位，自动将小腿宽皮带收紧。

所述包含电控装置的可转向变速巡游装备外部可包裹筒形连体泳裤，所述筒形连体泳裤上至游泳者腰部，下至仿生尾鳍固定杆，将游泳者的双腿和双脚整体包裹住，所述筒形连体泳裤在包裹游泳者的下躯干、游泳者的双腿和双脚的中、下段为趋近于流线形的单筒形结构，以减小游动阻力，所述筒形连体泳裤自游泳者腰部至仿生尾鳍固定杆布置有纵向贯穿的至少一个防水拉链，以便于穿着和脱下，所述筒形连体泳裤上设置有至少一个用于连接抽气泵或抽气筒的气嘴或气门嘴，用于在穿着好筒形连体泳裤并拉上防水拉链后将筒形连体泳裤内多余的空气抽出，所述筒形连体泳裤末端与仿生尾鳍固定杆相接触的部分为内嵌弹性O形圈的环形结构，相应的所述仿生尾鳍固定杆上开设有容纳所述环形结构的O形环槽，筒形连体泳裤末端的环形结构嵌入仿生尾鳍固定杆上的O形环槽，可起到密封、防水的作用，所述筒形连体泳裤外表面为防水且微观上可吸附或容纳涂抹的凡士林的多孔隙结构，筒形连体泳裤外表面充分涂抹凡士林后可有效减小游动时的行进阻力，所述筒形连体泳裤的外表面的至少一处贴有反光贴或涂有反光材料，以提高游泳者夜晚巡游的被动安全性。

所述仿生尾鳍固定杆还可以与普通的可分为左、右两半的仿生尾鳍或普通的双脚双蹼相联接，即用普通的可分为左、右两半的仿生尾鳍或普通的双脚双蹼替换所述仿生可变尾鳍装置，此处的仿生尾鳍固定杆为相互独立的所述左、右双筒形状或所述左、右双杆形状，当仿生尾鳍固定杆为左、右双杆形状时，左、右双杆分别固定于游泳者左、右小腿的内侧，左侧的仿生尾鳍固定杆与右侧的仿生尾鳍固定杆彼此平行且相互靠拢贴合，并以永磁力或电磁力彼此吸合在一起，相应的左侧的仿生尾鳍固定杆和右侧的仿生尾鳍固定杆的贴合面分别装有相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈，左侧的仿生尾鳍固定杆和右侧的仿生尾鳍固定杆的贴合面还分别设有相互成对的定位销和定位销孔，定位销包括但不限于圆锥销、圆柱销、半球面销、弹性定位销、弹性锁销，所述定位销可为永磁体或导磁体，也可为不具有磁性金属材料或非金属材料；所述左、右双筒形状或所述左、右双杆形状的仿生尾鳍固定杆在所述定位销以及永磁力或电磁力的作用下，所述的左、右两半的仿生尾鳍合二为一为完整的普通仿生尾鳍，游泳者可以像海豚一样同步摆动双腿实现海豚泳的动作，分开则方便游泳者穿着和脱下，所述的普通的双脚双蹼二为一为普通的双脚单蹼，游泳者同样可以像海豚一样同步摆动双腿实现海豚泳的动作，分开则为普通的双脚双蹼，游泳者可以实现爬泳的双腿交替打水动作，且同样方便游泳者穿着和脱下。

所述包含电控装置的可转向变速巡游装备还可整体应用于仿生鱼、水下仿生机器人，将所述可转向变速巡游装备按照仿生鱼、水下仿生机器人的大小进行匹配的整体比例缩放，在仿生鱼、水下仿生机器人的尾部，通过仿生尾鳍固定杆与可变尾鳍装置相连接，以替代普通的不可变仿生尾鳍，作为其推进装置，根据仿生鱼、水下仿生机器人的游速、摆动可变尾鳍的频率或幅度动态实时调整仿生可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积，以使得仿生鱼、水下仿生机器人达到相较于安装有普通的不可变仿生尾鳍所不能达到的更高游速和更高的推进效率，仿生可变尾鳍装置仿照海豚尾鳍布置上下摆动的情况下，还可通过左尾鳍、右尾鳍的同向转动实现转向或方向的微调修正，相应的，所述电控装置所接受的操控左尾鳍、右尾鳍相对或同向转动的动作指令来自于仿生鱼、水下仿生机器人的中央主控电脑芯片，而非来自于踏板位置传感器。

所述仿生尾鳍固定杆还可以为大杆套小杆的可伸缩的伸缩杆结构，大杆与小杆之间设有可将大杆与小杆相互锁止的锁止螺栓、紧定螺钉、弹性定位销、弹性锁销，或者所述仿生尾鳍固定杆为滑轨套滑杆的可伸缩的伸缩轨道结构，滑轨与滑杆之间设有可将滑轨与滑杆相互锁止的锁止螺栓、紧定螺钉、弹性定位销、弹性锁销，大杆或滑轨与游泳者的至少一条小腿向固定或绑定，所述仿生尾鳍铰接结构设置在可伸缩的小杆或滑杆之上，以便于灵活调节左尾鳍、右尾鳍伸出小腿以下或收至小腿以上的伸缩长度；对于所述的单根杆、双杆、单筒形状、双筒形状四种类型的仿生尾鳍固定杆均适用，尤其对于双筒形状的仿生尾鳍固定杆更加适用，需要游泳时，将左尾鳍、右尾鳍伸出小腿以下并锁止，需要上岸行走时，将左尾鳍、右尾鳍收至小腿以上并锁止。

所述鳍展宽度是指左尾鳍加上右尾鳍的横向展开宽度，类同于鸟类的翼展宽度；所述鳍展面积是指左尾鳍加上右尾鳍的展开面积，类同于鸟类的翼展面积。

本发明的优点在于：

1、本发明的左、右两侧的变鳍踏板通过各自独立的仿生可变尾鳍联动元件分别与左尾鳍、右尾鳍相联接，游泳者通过转动脚踝，以电控传力方式或纯机械传力方式，变鳍踏板带动相应的尾鳍转动，游泳者通过同步转动双脚的脚踝可实现左尾鳍和右尾鳍的同步相对转动，即游泳者可实现在摆动尾鳍过程中的变速功能，游泳者通过异步转动双脚的脚踝可实现左尾鳍和右尾鳍的同向转动，即游泳者可实现在摆动尾鳍过程中的转向功能和方向微调修正功能；无论游泳者在何种频率下打水，均能获得较高的推进效率，最大限度地发挥游泳者在水中的行进潜能；游泳者通过变速巡游，可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感，进而可以实现水中长距离连续巡游，实现电控传力方式的电控装置类同于汽车的电子油门装置。

2、本发明的相互独立的左、右双筒形状的仿生尾鳍固定杆借助彼此贴合面上的相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈，以及相互成对的定位销和定位销孔，可以实现快速、便捷的彼此相互定位、靠拢贴合及分离，大大地方便了游泳者在穿着、游泳、行走之间的随意切换，也间接增加了游泳者在水中遇到突发险情时的应对选项，大大提高了游泳者遇险时的应急自救能力。

3、本发明的左尾鳍、较小的左侧尾鳍、更小的小左尾鳍通过彼此之间的仿生尾鳍铰接结构、仿生尾鳍回位弹性元件相互串联成两级以上的多级串联结构，右尾鳍、较小的右侧尾鳍、更小的小右尾鳍通过彼此之间的仿生尾鳍铰接结构、仿生尾鳍回位弹性元件也相互串联成两级以上的多级串联结构，左侧的变鳍踏板、右侧的变鳍踏板分别通过各自独立的至少一个可变尾鳍联动元件穿过同侧的或异侧的各中间左尾鳍、各中间右尾鳍后与位于末端的最小的左尾鳍、右尾鳍相联接，游泳者通过同步转动双脚的脚踝可实现左侧的各尾鳍和右侧的各尾鳍的同步相对转动，即游泳者可实现在摆动尾鳍过程中的变速功能，游泳者通过异步转动双脚的脚踝可实现左侧的各尾鳍和右侧的各尾鳍的异步相对转动，即游泳者可实现在摆动尾鳍过程中的转向功能。

4、本发明的变鳍踏板可将行走游泳两用鞋直接固定在脚部固定板上或者用雪橇卡鞋器将普通鞋直接卡在联接板上，穿戴简洁、方便、舒适。

5、本发明的安装在仿生尾鳍固定杆与左尾鳍、仿生尾鳍固定杆与右尾鳍均彼此压靠的接触点的限位螺钉，调节该限位螺钉的旋入深度即可分别调节左尾鳍、右尾鳍的初始鳍展宽度，游泳者通过此调节限位螺钉可以自行微调、修正前进过程中发现的跑偏现象。

6、本发明的仿生尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍之间，或者左尾鳍与右尾鳍之间，可附加调节仿生尾鳍回位弹性元件预设弹性形变和弹力大小的仿生可变尾鳍弹力调节结构，以便于游泳者根据自己的肌肉力量大小和巡游距离长短调整仿生尾鳍回位弹性元件的弹力大小。

7、本发明的左尾鳍和右尾鳍二者之中至少有一者可采用其内部为刚性骨架，外部包裹流线形柔性蒙皮的结构形式，所述刚性骨架的结构刚度可做成阶梯刚度或渐变刚度形式，沿着游泳者前进的方向自前向后即沿着仿生尾鳍固定杆的纵轴线的方向刚性骨架的刚度逐渐降低，或由左尾鳍、右尾鳍的外侧向左尾鳍、右尾鳍的内侧刚性骨架的结构刚度逐渐降低，与自然界中鱼类的尾鳍骨架结构相类似，从而最大限度地提升摆腿的推进效率；所述左尾鳍和右尾鳍二者之中至少有一者其外部包裹弹性薄套或弹性薄膜，以减小左尾鳍、右尾鳍、仿生尾鳍固定杆的表面不平度，从而减小游动过程中的阻力。

8、本发明的仿生可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍组合而成的形状包括但不限于仿海豚尾鳍、仿鲸鱼尾鳍、仿鲨鱼尾鳍、仿金枪鱼尾鳍、仿旗鱼尾鳍，所述左尾鳍、右尾鳍组合而成的形状类型包括但不限于新月型、深叉型、三角型、半圆型，新月型即月芽形；左尾鳍、右尾鳍相对转动使得仿生可变尾鳍装置鳍展宽度或鳍展面积发生变化时，所述左尾鳍、右尾鳍组合而成的形状类型可同时发生变化，即在月芽形、深叉型、三角型、半圆型等形状类型之间彼此相互转化，以适应游泳者对于不同巡游距离、不同游速的工况需求，且无论在何种工况下，所述包含电控装置的可转向变速巡游装备均能获得较高的推进效率。

9、本发明的电控装置的控制单元的控制电路板的集成电路芯片载入有适合于不同工况下的模式程序，所述模式程序包括但不限于最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序、手动调节模式程序，可实现左尾鳍、右尾鳍转动等操控的自动化、智能化，从而实现所述仿生可变尾鳍装置的智能随速调节，载入的各模式程序还可以通过程序的刷新、升级实现所述电控装置的模式程序的软件修改完善、对于不同应用工况做出的模式程序的软件参数调整、开发出适合于不同工况特点的专用模式程序软件、类同于汽车电子油门加速器的功能叠加。

10、本发明的电控装置的控制单元的控制电路板还可包含将所述集成电路芯片的驱动变鳍执行机构、弹力调节执行机构的输出信号放大至足以驱动变鳍执行机构动作的功率放大模块。

11、本发明的各捆绑结构的宽皮带两端头的楔形块放入楔形槽时，楔形块与楔形槽在磁力或电磁力的作用下，相互吸引且相互导引、定位，自动将宽皮带收紧，便于穿着和脱下。

12、本发明的包含电控装置的可转向变速巡游装备的外部可包裹筒形连体泳裤，以减小游动阻力，所述筒形连体泳裤自游泳者腰部至仿生尾鳍固定杆布置有纵向贯穿的至少一个防水拉链，以便于穿着和脱下，所述筒形连体泳裤上设置有至少一个用于连接抽气泵或抽气筒的气嘴或气门嘴，用于在穿着好筒形连体泳裤并拉上防水拉链后将筒形连体泳裤内多余的空气抽出，所述筒形连体泳裤末端的环形结构嵌入仿生尾鳍固定杆上的O形环槽，可起到密封、防水的作用，所述筒形连体泳裤外表面为防水且微观上可吸附或容纳涂抹的凡士林的多孔隙结构，筒形连体泳裤外表面充分涂抹凡士林后可有效减小游动时的行进阻力，所述筒形连体泳裤的外表面的至少一处贴有反光贴或涂有反光材料，以提高游泳者夜晚巡游的被动安全性。

13、本发明的相互独立的左、右双筒形状或左、右双杆形状的仿生尾鳍固定杆还可以与普通的可分为左、右两半的仿生尾鳍或普通的双脚双蹼相联接，即用普通的可分为左、右两半的仿生尾鳍或普通的双脚双蹼替换所述仿生可变尾鳍装置，所述相互独立的左、右双筒形状或左、右双杆形状的仿生尾鳍固定杆借助彼此贴合面上的相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈，以及相互成对的定位销和定位销孔，实现快速、便捷的彼此相互定位、靠拢贴合及分离。

14、本发明的含有电控装置的可转向变速巡游装备可整体应用于仿生鱼、水下仿生机器人，将所述可转向变速巡游装备按照仿生鱼、水下仿生机器人的大小进行匹配的整体比例缩放，在仿生鱼、水下仿生机器人的尾部，通过仿生尾鳍固定杆与可变尾鳍装置相连接，以替代普通的不可变仿生尾鳍，作为其推进装置。

15、本发明的仿生尾鳍固定杆可以为大杆套小杆的可伸缩的伸缩杆结构或者滑轨套滑杆的可伸缩的伸缩轨道结构，大杆与小杆之间、滑轨与滑杆之间设有可将彼此相互锁止的锁止螺栓、紧定螺钉、弹性定位销、弹性锁销，大杆或滑轨与游泳者的至少一条小腿向固定或绑定，所述仿生尾鳍铰接结构设置在可伸缩的小杆或滑杆之上，尤其对于双筒形状的仿生尾鳍固定杆更加适用，需要游泳时，将左尾鳍、右尾鳍伸出小腿以下并锁止，需要上岸行走时，将左尾鳍、右尾鳍收至小腿以上并锁止。

16、本发明的包含电控装置的可转向变速巡游装备通常情况下可沿人体的纵轴线布置，所述可转向变速巡游装备产生推力的方向与游泳者行进方向完全一致，从而克服了双脚双蹼或者双脚单蹼由于穿着在游泳者脚上所造成的腿与蹼存在夹角进而蹼打水产生的推进力方向不能够与游泳者前进的方向完全一致的缺陷。

17、本发明结构轻巧，工作可靠，相应的制作工艺简单，成本低廉，便于大规模生产和普及使用。

附图说明

图1为本发明的包含电控装置且仿生尾鳍固定杆为双筒形状的可转向变速巡游装备的组成结构简图。

图2为本发明的仿生尾鳍固定杆及仿生可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍、仿生尾鳍铰接结构、仿生可变尾鳍弹力调节结构、仿生可变尾鳍联动元件等的组合结构示意图。

图3为本发明的仿生尾鳍固定杆、电控装置的变鳍踏板以及仿生可变尾鳍装置的踝部铰接结构、仿生可变尾鳍联动元件等的组合结构示意图。

图4为本发明的包括单根杆的仿生尾鳍固定杆、仿生可变尾鳍装置及电控装置的可转向变速巡游装备组合结构示意图。

图中：1、仿生尾鳍固定杆；2、左尾鳍；3、右尾鳍；4、仿生尾鳍铰接结构；401、尾鳍铰接螺栓轴；402、尾鳍铰接轴端螺母；5、踝部铰接结构；501、踝部铰接轴；502、踝部铰接轴端螺母；6、变鳍踏板；7、仿生可变尾鳍弹力调节结构；701、仿生尾鳍回位弹性元件；702、可变尾鳍调力螺杆；703、可变尾鳍自由旋转接头；704、可变尾鳍调力锁紧螺母；8、小腿捆绑结构；801、仿生尾鳍固定杆捆绑本体；802、小腿宽皮带；803、小腿楔形块；804、小腿楔形槽；9、仿生可变尾鳍联动元件。

其中属于仿生可变尾鳍装置的有：2、左尾鳍；3、右尾鳍；4、仿生尾鳍铰接结构；401、尾鳍铰接螺栓轴；402、尾鳍铰接轴端螺母；5、踝部铰接结构；501、踝部铰接轴；502、踝部铰接轴端螺母；7、仿生可变尾鳍弹力调节结构；701、仿生尾鳍回位弹性元件；702、可变尾鳍调力螺杆；703、可变尾鳍自由旋转接头；704、可变尾鳍调力锁紧螺母；8、小腿捆绑结构；801、仿生尾鳍固定杆捆绑本体；802、小腿宽皮带；803、小腿楔形块；804、小腿楔形槽；9、仿生可变尾鳍联动元件。

其中属于电控装置的有：6、变鳍踏板；电控装置另外还包括：踏板位置传感器、控制单元、电动机、变鳍执行机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明的包含电控装置且仿生尾鳍固定杆1为双筒形状的可转向变速巡游装备，主要包括双筒形状的仿生尾鳍固定杆1，仿生可变尾鳍装置的左尾鳍2、右尾鳍3、仿生尾鳍铰接结构4、踝部铰接结构5，电控装置的变鳍踏板6、踏板位置传感器、控制单元、电动机、变鳍执行机构。

如图2所示，本发明的仿生尾鳍固定杆1及仿生可变尾鳍装置的左尾鳍2、右尾鳍3、仿生尾鳍铰接结构4、仿生可变尾鳍弹力调节结构7、仿生可变尾鳍联动元件9等的组合结构。

其中，仿生尾鳍铰接结构4包括尾鳍铰接螺栓轴401、尾鳍铰接轴端螺母402；仿生可变尾鳍弹力调节结构7包括仿生尾鳍回位弹性元件701、可变尾鳍调力螺杆702、可变尾鳍自由旋转接头703、可变尾鳍调力锁紧螺母704。

所述仿生可变尾鳍弹力调节结构7的作用是满足游泳者根据自己的肌肉力量大小和巡游距离长短调整仿生尾鳍回位弹性元件701的弹力大小的需要，所述可变尾鳍自由旋转接头703可在可变尾鳍调力螺杆702相应的孔内自由旋转，以方便调节仿生尾鳍回位弹性元件701弹力的大小，调定后将可变尾鳍调力锁紧螺母704锁紧。

本图中的左、右两侧的仿生可变尾鳍联动元件9，一端与左尾鳍2、右尾鳍3相联接，另一端与左、右两侧的变鳍踏板6相联接或者与电控装置的变鳍执行机构相联接，与变鳍踏板6相联接为纯机械传力方式，与变鳍执行机构相联接为电控传力方式。

如图3所示，本发明的仿生尾鳍固定杆1、电控装置的变鳍踏板6以及仿生可变尾鳍装置的踝部铰接结构5、仿生可变尾鳍联动元件9等的组合结构。

其中，踝部铰接结构5包括踝部铰接轴501、踝部铰接轴端螺母502。

本图中的左、右两侧的仿生可变尾鳍联动元件9，一端与左尾鳍2、右尾鳍3相联接，另一端与左、右两侧的变鳍踏板6相联接，为纯机械传力方式。

如图4所示，本发明的可转向变速巡游装备组合结构，主要包括单根杆的仿生尾鳍固定杆1、仿生可变尾鳍装置及电控装置。

其中，仿生可变尾鳍装置包括左尾鳍2、右尾鳍3、仿生尾鳍铰接结构4、踝部铰接结构5、仿生可变尾鳍弹力调节结构7、小腿捆绑结构8、仿生可变尾鳍联动元件9。

其中，电控装置包括变鳍踏板6，另外还包括踏板位置传感器、控制单元、电动机、变鳍执行机构。

小腿捆绑结构8包括仿生尾鳍固定杆捆绑本体801、小腿宽皮带802、小腿楔形块803、小腿楔形槽804。

本发明的具体实施例如下：

实施例一：如图4所示，本发明的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，主要包括单根杆的仿生尾鳍固定杆1、仿生可变尾鳍装置以及电控装置。

左尾鳍2、右尾鳍3相互平行且具有光滑、圆润的低流阻曲面。

本图中的左、右两侧的仿生可变尾鳍联动元件9，一端与左尾鳍2、右尾鳍3相联接，另一端与左、右两侧的变鳍踏板6相联接，也可以与电控装置的变鳍执行机构相联接，与变鳍踏板6相联接为纯机械传力方式，与变鳍执行机构相联接为电控传力方式。

游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，变鳍踏板6通过带动可变尾鳍联动元件9作伸、缩动作，从而带动左尾鳍2、右尾鳍3相对转动，进而实现游泳者在游泳过程中，根据游速或者摆动仿生可变尾鳍装置的频率、幅度自行调整仿生可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积，达到既可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，无论游泳者在何种频率下打水，均能获得较高的推进效率，最大限度地发挥游泳者在水中的行进潜能；游泳者通过变速巡游，可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感，进而可以实现水中长距离连续巡游；在游泳的过程中，当需要转向时或方向出现偏离时，游泳者异步转动左、右脚踝，通过异步调整左尾鳍、右尾鳍的转角，实现实时灵活转向或方向微调修正。

所述仿生可变尾鳍联动元件9通常情况下均为即可承受拉力也可承受压力的刚性杆；当所述仿生可变尾鳍装置设有仿生尾鳍回位弹性元件701时，所述仿生可变尾鳍联动元件9也可以为只可承受拉力的柔性绳索。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，例如，对于单根杆的仿生尾鳍固定杆1，将所述左、右2个小腿捆绑结构8做成2个整体包裹游泳者左、右小腿的外骨骼整体包裹结构形式，即2个分别包裹游泳者左、右小腿的小腿外骨骼包裹体，每个所述小腿外骨骼包裹体上均装有2个以上的关节轴承座，与所述左右2个小腿外骨骼包裹体的关节轴承座对应且数量相等的关节轴承球头装在仿生尾鳍固定杆1的左右两侧，当所述左、右小腿外骨骼包裹体上各有2个关节轴承座时，所述仿生尾鳍固定杆1左、右两侧也各有2个与之对应的关节轴承球头，各关节轴承球头插入对应的关节轴承座之后，关节轴承座之上设有的弹性销或弹性锁销将限制所述关节轴承球头的松脱，需要拔出关节轴承球头时只需按动弹性销或弹性锁销将关节轴承球头的限位解除，以方便游泳者方便、快速地穿上或脱下所述包含电控装置的可转向变速巡游装备；任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，所述电控装置包括变鳍踏板(6)、踏板位置传感器、控制单元、电动机、变鳍执行机构，相应的所述可转向变速巡游装备还包括至少一个的仿生尾鳍固定杆(1)和仿生可变尾鳍装置，其特征在于：所述仿生尾鳍固定杆(1)平行于游泳者小腿布置并与游泳者的至少一条小腿相固定或绑定，所述仿生尾鳍固定杆(1)朝向游泳者脚部的一端联接有仿生可变尾鳍装置，所述仿生可变尾鳍装置包括至少一个的左尾鳍(2)和至少一个的右尾鳍(3)，所述左尾鳍(2)、右尾鳍(3)分置于仿生尾鳍固定杆(1)中下段的左、右两外侧以下即游泳者左、右脚踝的两外侧以下或仿生尾鳍固定杆(1)末端的两外侧并分别通过一个仿生尾鳍铰接结构(4)与仿生尾鳍固定杆(1)相联接，所述左尾鳍(2)加上右尾鳍(3)的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，仿生尾鳍固定杆(1)中下段的左、右两外侧即游泳者左、右脚踝的两外侧各装着一个所述电控装置的变鳍踏板(6)，仿生尾鳍固定杆(1)与变鳍踏板(6)的联接处设有与游泳者踝关节同步弯折的踝部铰接结构(5)，所述电控装置的变鳍执行机构与仿生可变尾鳍装置的左尾鳍(2)、右尾鳍(3)之间或者所述电控装置的变鳍踏板(6)与仿生可变尾鳍装置的左尾鳍(2)、右尾鳍(3)之间分别通过各自独立的至少一个的仿生可变尾鳍联动元件(9)相联接，通过仿生可变尾鳍联动元件(9)，将所述电控装置、仿生可变尾鳍装置联接为一体式结构，所述仿生尾鳍固定杆(1)的空间形状包括但不限于杆形、筒形，所述电控装置的控制单元包括控制电路板、供电电源，所述控制电路板包含印刷线路板、电阻、电容、集成电路芯片，所述供电电源包括但不限于可充电电池组、不可充电电池组，所述变鳍执行机构包括但不限于将电动机的旋转运动转化成分别操控左尾鳍(2)、右尾鳍(3)围绕各自的仿生尾鳍铰接结构(4)作相对或同向转动的丝杠传动机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、多连杆机构、杠杆机构、电磁力传力机构、磁力传力机构，所述电控装置布置于仿生尾鳍固定杆(1)、左尾鳍(2)、右尾鳍(3)之中。

2.根据权利要求1所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述仿生尾鳍固定杆(1)为单根杆，布置于游泳者两条小腿之间并通过小腿捆绑结构(8)与游泳者的两条小腿同时绑定，所述左尾鳍(2)、右尾鳍(3)分置于仿生尾鳍固定杆(1)末端的左、右两外侧并分别通过一个仿生尾鳍铰接结构(4)与仿生尾鳍固定杆(1)相联接，所述左尾鳍(2)加上右尾鳍(3)的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，或者所述仿生尾鳍固定杆(1)为相互独立的左、右双杆，分别布置于游泳者两条小腿左、右两外侧并通过各自的两套捆绑单条小腿的结构与游泳者的两条小腿分别固定，所述左尾鳍(2)与左侧的仿生尾鳍固定杆(1)通过一个仿生尾鳍铰接结构(4)相联接，所述仿生尾鳍铰接结构(4)位于左侧的仿生尾鳍固定杆(1)中下段的左外侧以下即游泳者左脚踝的左外侧以下或左侧的仿生尾鳍固定杆(1)末端的左外侧，所述右尾鳍(3)与右侧的仿生尾鳍固定杆(1)通过另一个仿生尾鳍铰接结构(4)相联接，所述另一个仿生尾鳍铰接结构(4)位于右侧的仿生尾鳍固定杆(1)中下段的右外侧以下即游泳者右脚踝的右外侧以下或右侧的仿生尾鳍固定杆(1)末端的右外侧，所述左尾鳍(2)加上右尾鳍(3)的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，再或者所述仿生尾鳍固定杆(1)为单筒形状，游泳者以竖立的姿态双脚及双腿自上而下依次穿入其中并与其相固定，所述左尾鳍(2)、右尾鳍(3)分置于单筒形状的仿生尾鳍固定杆(1)中下段的左、右两外侧以下即游泳者左、右脚踝的两外侧以下或仿生尾鳍固定杆(1)末端的两外侧并分别通过各自的仿生尾鳍铰接结构(4)与单筒形状的仿生尾鳍固定杆(1)相联接，所述左尾鳍(2)加上右尾鳍(3)的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，又或者所述仿生尾鳍固定杆(1)为相互独立的左、右双筒形状，游泳者以竖立的姿态左脚及左腿自上而下依次穿入左侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)之中并与其相固定，右脚及右腿自上而下依次穿入右侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)之中并与其相固定，所述左尾鳍(2)与左侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)通过一个仿生尾鳍铰接结构(4)相联接，所述仿生尾鳍铰接结构(4)位于左侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)中下段的左外侧以下即游泳者左脚踝的左外侧以下或左侧的仿生尾鳍固定杆(1)末端的左外侧，所述右尾鳍(3)与右侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)通过另一个仿生尾鳍铰接结构(4)相联接，所述另一个仿生尾鳍铰接结构(4)位于右侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)中下段的右外侧以下即游泳者右脚踝的右外侧以下或右侧的仿生尾鳍固定杆(1)末端的右外侧，左侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)与右侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)彼此平行且相互靠拢贴合，并以永磁力或电磁力彼此吸合在一起，相应的左侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)和右侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)的贴合面分别装有相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈，左侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)和右侧的筒状仿生尾鳍固定杆(1)的贴合面还分别设有相互成对的定位销和定位销孔，定位销包括但不限于圆锥销、圆柱销、半球面销、弹性定位销、弹性锁销，所述左尾鳍(2)加上右尾鳍(3)的鳍展宽度可变或鳍展面积可变。

3.根据权利要求1所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述仿生尾鳍固定杆(1)与左尾鳍(2)、右尾鳍(3)之间，或者左尾鳍(2)与右尾鳍(3)之间，设有在彼此之间施加弹性力的仿生尾鳍回位弹性元件(701)。

4.根据权利要求1所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述仿生尾鳍固定杆(1)与左尾鳍(2)、右尾鳍(3)之间，或者左尾鳍(2)与右尾鳍(3)之间，附加调节仿生尾鳍回位弹性元件(701)预设弹性形变和弹力大小的仿生可变尾鳍弹力调节结构(7)，预设弹性形变即初始弹性形变。

5.根据权利要求1所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述左尾鳍(2)和右尾鳍(3)二者之中至少有一者其内部为刚性骨架，外部包裹流线形柔性蒙皮，所述刚性骨架的结构刚度为阶梯刚度或渐变刚度形式，沿着游泳者前进的方向自前向后即沿着仿生尾鳍固定杆(1)的纵轴线的方向刚性骨架的结构刚度逐渐降低或由左尾鳍(2)、右尾鳍(3)的外侧向左尾鳍(2)、右尾鳍(3)的内侧刚性骨架的结构刚度逐渐降低，所述左尾鳍(2)和右尾鳍(3)二者之中至少有一者其外部包裹弹性薄套或弹性薄膜，制作所述弹性薄套或弹性薄膜的材料包括但不限于弹性橡胶、弹性硅胶，所述仿生可变尾鳍装置的左尾鳍(2)、右尾鳍(3)组合而成的形状包括但不限于仿海豚尾鳍、仿鲸鱼尾鳍、仿鲨鱼尾鳍、仿金枪鱼尾鳍、仿旗鱼尾鳍，所述左尾鳍(2)、右尾鳍(3)组合而成的形状类型包括但不限于新月型、深叉型、三角型、半圆型。

6.根据权利要求1或2所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述仿生尾鳍固定杆(1)通过小腿捆绑结构(8)与游泳者的小腿相固定或绑定，小腿捆绑结构(8)的具体结构为，在所述仿生尾鳍固定杆(1)上设有至少一对用于捆绑、固定左、右两侧小腿且生根于仿生尾鳍固定杆(1)的小腿宽皮带(802)或小腿宽绑带，所述小腿宽皮带(802)的皮带扣或皮带锁扣为磁性搭扣结构，所述磁性搭扣结构为一对分置于小腿宽皮带(802)两端头且相互匹配的小腿楔形块(803)和小腿楔形槽(804)，所述小腿楔形块(803)前小后大，小腿楔形槽(804)前大后小，所述小腿楔形块(803)和小腿楔形槽(804)二者之一为强磁体或电磁铁，另一者为导磁体，也可为强磁体或电磁铁，当所述小腿楔形块(803)或小腿楔形槽(804)为电磁铁时，所述包含电控装置的可转向变速巡游装备设有相应的供电电源和控制小腿捆绑结构开合的开合控制装置，所述开合控制装置联接有相对应的开合手动操控按键。

7.根据权利要求1所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述含有电控装置的可转向变速巡游装备的外部包裹筒形连体泳裤，所述筒形连体泳裤上至游泳者腰部，下至仿生尾鳍固定杆(1)，将游泳者的双腿和双脚整体包裹住，所述筒形连体泳裤在包裹游泳者的下躯干、游泳者的双腿和双脚的中、下段为趋近于流线形的单筒形结构，所述筒形连体泳裤自游泳者腰部至仿生尾鳍固定杆(1)布置有纵向贯穿的至少一个防水拉链，所述筒形连体泳裤上设置有至少一个用于连接抽气泵或抽气筒的气嘴或气门嘴，所述筒形连体泳裤末端与仿生尾鳍固定杆(1)相接触的部分为内嵌弹性O形圈的环形结构，相应的所述仿生尾鳍固定杆(1)上开设有容纳所述环形结构的O形环槽，所述筒形连体泳裤外表面为防水且微观上可吸附或容纳涂抹的凡士林的多孔隙结构，所述筒形连体泳裤的外表面的至少一处贴有反光贴或涂有反光材料。

8.根据权利要求1所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述仿生尾鳍固定杆(1)与普通的可分为左、右两半的仿生尾鳍或普通的双脚双蹼相联接，即用普通的可分为左、右两半的仿生尾鳍或普通的双脚双蹼替换所述仿生可变尾鳍装置，此处的仿生尾鳍固定杆(1)为相互独立的左、右双筒形状或左、右双杆形状，当仿生尾鳍固定杆(1)为左、右双杆形状时，左、右双杆分别固定于游泳者左、右小腿的内侧，左侧的仿生尾鳍固定杆(1)与右侧的仿生尾鳍固定杆(1)彼此平行且相互靠拢贴合，并以永磁力或电磁力彼此吸合在一起，相应的左侧的仿生尾鳍固定杆(1)和右侧的仿生尾鳍固定杆(1)的贴合面分别装有相互成对的永磁体、导磁体或电磁线圈，左侧的仿生尾鳍固定杆(1)和右侧的仿生尾鳍固定杆(1)的贴合面还分别设有相互成对的定位销和定位销孔，定位销包括但不限于圆锥销、圆柱销、半球面销、弹性定位销、弹性锁销。

9.根据权利要求1所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述含有电控装置的可转向变速巡游装备整体应用于仿生鱼、水下仿生机器人，将所述可转向变速巡游装备按照仿生鱼、水下仿生机器人的大小进行匹配的整体比例缩放，在仿生鱼、水下仿生机器人的尾部，通过仿生尾鳍固定杆(1)与可变尾鳍装置相连接，以替代普通的不可变仿生尾鳍，作为其推进装置，所述电控装置所接受的操控左尾鳍(2)、右尾鳍(3)相对或同向转动的动作指令来自于仿生鱼、水下仿生机器人的中央主控电脑芯片，而非来自于踏板位置传感器。

10.根据权利要求1或2所述的一种包含电控装置的可转向变速巡游装备，其特征在于：所述仿生尾鳍固定杆(1)为大杆套小杆的可伸缩的伸缩杆结构，大杆与小杆之间设有可将大杆与小杆相互锁止的锁止螺栓、紧定螺钉、弹性定位销、弹性锁销，或者所述仿生尾鳍固定杆(1)为滑轨套滑杆的可伸缩的伸缩轨道结构，滑轨与滑杆之间设有可将滑轨与滑杆相互锁止的锁止螺栓、紧定螺钉、弹性定位销、弹性锁销，大杆或滑轨与游泳者的至少一条小腿向固定或绑定，所述仿生尾鳍铰接结构(4)设置在可伸缩的小杆或滑杆之上。