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(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CN105775083A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610128483.2(22)申请日2016.03.07(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号申请人广西科技大学(72)发明人文家燕罗文广谢广明李亮王晨范瑞峰(74)专利代理机构北京中企鸿阳知识产权代理事务所(普通合伙)11487代理人刘葛郭鸿雁(51)Int.Cl.B63H1/36(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称仿生机器鱼尾部摆动机构(57)摘要本发明属于机器鱼技术领域,目的是提供一种提高尾部摆动频率、提高机器鱼速度的仿生机器鱼尾部摆动机构,利用电机带动偏心轮转动,驱动框架在上、下限位槽中按正弦规律左右直线运动,框架作用于摆动杆的一端,最终实现摆动杆的正弦角度变化规律输出。本发明提供了一种可以实现从电机的连续旋转运动到输出角度按正弦规律变化的尾部摆动机构,为仿生机器鱼提供了一种普遍适用的尾部摆动机构,相比于传统的驱动方式,通过摆动杆输出运动的方式减小了尾部摆动惯性带来的能量损失,大大提高了机器鱼的尾部摆动频率,使其与自然界中鲹科类的鱼类摆动频率吻合,从而提高了机器鱼的推进速度,增加机器鱼的实用性。CN105775083ACN105775083A权利要求书1/1页1.一种仿生机器鱼尾部摆动机构,包括电机,其特征在于:还包括偏心轮、框架、摆动杆,电机安装在电机支架上,转轴支架与电机支架固定连接,转轴支架的顶板和底板上分别设置上、下限位槽,框架的顶端和底端分别位于上、下限位槽内,电机的输出轴上安装偏心轮,偏心轮上安装第一轴承,第一轴承位于框架内,框架的顶部设置安装轴,安装轴上安装第二轴承,摆动杆的前端开设安装槽,第二轴承位于安装槽内,转轴支架上安装转轴,摆动杆上开设安装孔,安装孔内安装第三轴承,第三轴承安装在转轴上,摆动杆的后端与尾鳍固定连接。2.根据权利要求1所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:所述偏心轮的偏心距为e,转轴轴线与框架上安装轴轴线之间的垂直距离为d,d、e的选择满足下述公式:其中d、e不为零。3.根据权利要求1所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:所述第一轴承为滚动轴承,第一轴承与框架内侧壁之间采用间隙配合。4.根据权利要求3所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:通过第一挡圈对第一轴承进行轴向定位。5.根据权利要求1所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:所述第二轴承为滚动轴承,第二轴承与安装槽的内壁之间采用间隙配合。6.根据权利要求5所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:通过第二挡圈对第二轴承进行轴向定位。7.根据权利要求1所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:所述框架的四个角均设为倒圆角。8.根据权利要求1所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:所述转轴支架顶部安装固定架,通过固定架对第三轴承进行轴向定位。9.根据权利要求8所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:所述摆动杆与转轴支架、固定架之间分别设置垫片。10.根据权利要求1所述的仿生机器鱼尾部摆动机构,其特征在于:所述转轴支架的顶板和底板上分别设置上、下限位块,上、下限位块与转轴支架之间分别形成所述上、下限位槽。2CN105775083A说明书1/4页仿生机器鱼尾部摆动机构技术领域[0001]本发明属于机器鱼技术领域,特别是涉及一种仿生机器鱼尾部摆动机构。背景技术[0002]无论是海洋资源的勘探,海水变化信息的收集,海洋生物的研究或者军事侦查和情报的收集都依赖于水下技术的发展。传统的水下推进方式如螺旋桨推进已经不能满足人们日益多样的需求。随着仿生学、电子技术、材料科学和控制技术的发展,研究人员模仿鱼类的运动方式希望获得拥有鱼类一样卓越性能的水下推进器。自1994年MIT研制成功了世界上第一条真正意义上的仿生机器鱼后,仿生机器鱼逐渐成为国内外研究的热点。[0003]对于工程师来说,他们更关注鱼类中的鲹科类,因为鲹科类相比较于其它鱼类运动速度更快,而且具有更高的运动效率。目前,仿鲹科类机器鱼大多采用舵机或者控制直流电机正反转来实现尾部摆动方式,不仅摆动频率受电机的机械惯性限制,而且控制电路复杂,电能大大消耗在尾鳍驱动伺服系统上。这些因素限制了小型机器鱼在实际生活中的应用范围。[0004]CN105129062A公开了一种仿生鱼及其鱼尾的工作原理,鱼尾包括复数个第一架体,复数个第一架体可沿水平方向转动的依次铰接,形成鱼尾主体,鱼尾摆动时,驱动器控制转轴转动使主动轮、从动轮转动,从动轮转动时通过两侧的限位块使第三架体以铰接处为固定点相对于连接件沿水平方向做来回摆动,由于鱼尾主体与第三架体相互铰接,鱼尾主体跟随第三架体的摆动而摆