一种水下扑翼驱动装置.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CN105460189A(43)申请公布日2016.04.06(21)申请号201510854411.1(22)申请日2015.11.27(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人王树新张宏伟王延辉(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人王丽英(51)Int.Cl.B63H1/36(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种水下扑翼驱动装置(57)摘要本发明公开了水下扑翼驱动装置，它包括第一、第二驱动电机组件，第二驱动电机组件的输出轴与主动齿轮相连，在主动齿轮的两侧对称的啮合配合有两个从动齿轮，在两个从动齿轮上分别连接有一个扑翼结构，扑翼结构包括第三杆件，第三杆件的一端通过支撑轴与从动齿轮转动连接，第三杆件的另一端与第二杆件的一端转动相连，第二杆件的中间部位与固定架转动连接，第二杆件的另一端和机翼固定架转动连接，第一驱动电机组件的输出轴与丝杠相连，丝杠与螺母螺纹连接，螺母与导轨滑动连接，螺母与虎克铰的近架轴转动相连，虎克铰的远架轴与第一杆件的一端转动相连，第一杆件的另一端与机翼固定架转动相连，机翼固定架与机翼固连。本结构有完全解耦的特性。CN105460189ACN105460189A权利要求书1/1页1.一种水下扑翼驱动装置，其特征在于：它包括分别安装在固定架上的第一驱动电机组件和第二驱动电机组件，所述的第二驱动电机组件的输出轴与主动齿轮相连，在所述的主动齿轮的两侧对称的啮合配合有两个从动齿轮，所述的两个从动齿轮分别通过转轴转动连接在固定架上组成第六转动副，在所述的两个从动齿轮上分别连接有一个扑翼结构，两个所述的扑翼结构相同并且对称设置，所述的扑翼结构包括第三杆件，所述的第三杆件的一端通过与从动齿轮轴线偏置设置的支撑轴与从动齿轮转动连接组成第五转动副，所述第三杆件的另一端与第二杆件的一端转动相连组成第四转动副，所述的第二杆件的中间部位与固定架转动连接组成第三转动副，所述的第二杆件的另一端和机翼固定架转动连接组成第二转动副，所述的第一驱动电机组件的输出轴与丝杠相连，所述的丝杠与螺母螺纹连接，所述的螺母与导轨滑动连接，所述的导轨固定在所述的固定架上，所述的螺母与虎克铰的近架轴转动相连，所述虎克铰的远架轴与第一杆件的一端转动相连，所述第一杆件的另一端与机翼固定架转动相连，所述的机翼固定架与机翼固连，所述第一转动副和第二转动副的轴线与虎克铰的远架轴线相互平行，所述第三转动副的轴线与虎克铰的近架轴线重合，所述第四转动副、第五转动副和第六转动副的轴线与虎克铰的近架轴线相互平行。2CN105460189A说明书1/3页一种水下扑翼驱动装置技术领域[0001]本发明涉及海洋勘探领域，更具体地说，是涉及一种水下航行器的仿生推进装置，为航行器在水下的运行提供所需的动力和操纵力。背景技术[0002]近年来，在海洋资源开发，海洋国防，海事搜救，海洋环境探测等方面需求的拉动下，水下航行器技术得到了快速发展。目前，大部分水下航行器采用螺旋桨推进方式，然而随着海洋开发利用的不断深入，海洋调查和海洋工程任务日趋复杂，传统推进方式难以满足多样化的需求。鱼类和企鹅等哺乳动物的扑翼游动方式经过上亿年的演变和进化，具有高效、灵活、低噪、启动速度快等特点，获得越来越多的关注。仿生扑翼推进技术的研究是进一步提高水下航行器性能的有效途径。目前，对于扑翼驱动机构的设计有两种类型：并联机构和串联机构。并联机构具有刚性好，运动精度高，系统惯性小的优点，但是一般对于多自由度的运动会存在耦合情况，这会给机构的分析和控制系统的开发增加难度。串联机构机构分析简单，容易实现复杂的多自由度扑翼运动，但是由于驱动电机的不固定，加大了系统的惯性，同时也加剧了扑翼推进型航行器的整体重心位置的周期性变化，从而影响航行器的航行性能。[0003]目前实现扑翼运动的驱动装置大部分是基于串联机构而设计的，如Font等人基于球式铰链的串联机构设计了三自由仿海龟扑翼装置，朱崎峰等基于凸轮机构和曲柄滑块机构设计了二自由度海龟扑翼推进机构，实现了海龟扑翼的运动；而目前基于并联机构设计的驱动装置所采用的机构均存在耦合情况，因此该机构的分析和控制器的开发的难度比较大，不适于实现更加复杂和多样化的扑翼运动规律。发明内容[0004]本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种机构分析简单、控制系统开发难度低以及刚性好、精度高、系统惯性小的水下扑翼驱动装置。[0005]本发明所采用的技术方案是：[0006]本发明的一种水下扑翼驱动装置，它包括分别安装在固定架上的第一驱动电机组件和第二驱动电机组件，所述的第二驱动电机组件的输出轴与主动齿轮相连，在所述的主动齿轮的两