仿生机器蝠鲼.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110304223A(43)申请公布日2019.10.08(21)申请号201910599388.4(22)申请日2019.07.04(71)申请人中国科学院自动化研究所地址100190北京市海淀区中关村东路95号(72)发明人吴正兴喻俊志孟岩陈星宇王健(74)专利代理机构北京市恒有知识产权代理事务所(普通合伙)11576代理人郭文浩尹文会(51)Int.Cl.B63C11/52(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图7页(54)发明名称仿生机器蝠鲼(57)摘要本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿生机器蝠鲼，旨在解决现有技术中水下仿生机器速度慢、效率低、游动性能差且游动方式单一的问题，本发明提供一种仿生机器蝠鲼，包括头部舱、中心舱、一对胸鳍、尾鳍舱，所述胸鳍包括曲柄摇杆机构和锥齿轮机构，本发明通过所述曲柄摇杆机构的协调周期运动实现仿蝠鲼波动式推进；通过所述锥齿轮机构与所述曲柄摇杆机构的配合实现蝠鲼胸鳍末端复杂闭合运动轨迹追踪；本发明实现了生物蝠鲼胸鳍的两种垂直波动叠加的复合运动，近似模拟了对蝠鲼高效率运动有重要影响的胸鳍末端运动轨迹。本发明具有蝠鲼运动平稳、效率高、机动性强和滑翔性能优良的特点，并采用模块化的设计，易于拆装和维护。CN110304223ACN110304223A权利要求书1/1页1.一种仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述仿生机器蝠鲼包括头部舱、中心舱、一对胸鳍、尾鳍舱和控制总成，所述头部舱位于仿生机器蝠鲼前端，所述中心舱、所述尾鳍舱依次连接于所述头部舱后部，所述一对胸鳍对称布置在所述中心舱的左右两侧；所述一对胸鳍均包括胸鳍本体，所述一对胸鳍本体分别在一个第一动力装置的驱动下绕大体上为前后方向的轴线可转动地安装于一个固定件，所述两个固定件分别在一个第二动力装置的驱动下绕大体为竖直方向的轴线可转动地安装于所述中心舱，所述第一动力装置的控制端和所述第二动力装置的控制端均与所述控制总成信号连接。2.根据权利要求1所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述一对胸鳍中每个胸鳍本体中均包含至少两组前后布置的曲柄摇杆机构和由所述至少两组曲柄摇杆机构撑开的柔性膜；所述第二动力装置通过锥齿轮机构驱动所述固定件转动。3.根据权利要求2所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述曲柄摇杆机构的具体结构包括曲柄、摇杆、连杆组件和L形从动杆；所述曲柄与所述摇杆一端转动连接，所述摇杆另一端通过所述连杆组件与所述L形从动杆转动连接；所述连杆组件具有固定于第一动力装置的支撑点，所述连杆组件包括两个长度相同的连杆，所述两个长度相同连杆平行地设置于所述摇杆与所述L形从动杆之间，所述两个长度相同的连杆两端与所述摇杆、所述L形连杆均为转动连接；所述第一动力装置通过驱动所述曲柄，从而带动整个曲柄摇杆机构转动。4.根据权利要求3所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述胸鳍本体依靠所述曲柄摇杆机构的协调做周期运动，以实现所述仿生机器蝠鲼实现波动式推进；当所述曲柄摇杆机构左右运动不对称时，所述仿生机器蝠鲼的横滚角和偏航角发生改变。5.根据权利要求4所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述一对胸鳍中每个胸鳍本体中均包含一个齿轮齿套联轴器，所述齿轮齿套联轴器用以改变所述曲柄摇杆机构沿水流弦向的相位差。6.根据权利要求1所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述中心舱安装有吸排水机构，所述吸排水机构的控制端与所述控制总成信号连接，以实现仿生机器蝠鲼的上浮或下潜；所述尾鳍舱包括尾鳍本体和第三动力装置，所述第三动力装置与所述控制总成信号连接，所述第三动力装置可驱动所述尾鳍本体绕大体上为左右方向的轴线转动，以实现所述仿生机器蝠鲼的俯仰运动。7.根据权利要求6所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述吸排水机构包括柔性储水仓，所述柔性储水仓与仿生机器蝠鲼的壳体外部相通；所述吸排水机构可使所述柔性储水仓吸水或者排水。8.根据权利要求7所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述吸排水机构还包括第四动力装置，所述第四动力装置与所述控制总成信号连接，在所述第四动力装置的驱动下所述柔性储水仓的排水体积改变，以调节所述仿生机器蝠鲼的重心位置及浮力大小。9.根据权利要求1所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述头部舱安装有信息采集单元，所述信息采集单元与所述控制总成信号连接。10.根据权利要求1所述的仿生机器蝠鲼，其特征在于，所述控制总成包括控制单元和电池组单元，所述控制单元包括底层控制芯片和高性能处理芯片。2CN110304223A说明书1/8页仿生机器蝠鲼技术领域[0001]本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿生机器蝠鲼。背景技术[0002]蝠鲼，属于鳐形目鱼类，是500多种鳐鱼中体形最大的一类。与常规鱼类采用身体/尾鳍(Bodya