液压驱动仿生机器海豚.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CN110861761A(43)申请公布日2020.03.06(21)申请号201911090154.3(22)申请日2019.11.08(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人赵静一黄立成何一非陈家恒徐逸飞(74)专利代理机构北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)11474代理人韩燕(51)Int.Cl.B63H1/36(2006.01)B63G8/22(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图11页(54)发明名称液压驱动仿生机器海豚(57)摘要本发明提供一种液压驱动仿生机器海豚，其包括外壳支撑框架组件、腰关节推进及转向机构、胸鳍运动机构、尾关节推进机构、平衡调节机构、控制沉浮机构、调幅机构以及液压控制系统。以模块化的设计思想，设计了机器海豚的各个相对独立部分能实现功能的机构,以交流液压原理为理论基础，用交流液压脉冲泵为动力源设计驱动方案。本发明的机器海豚可以在复杂水域进行长时间的巡航，充分利用仿生机器鱼的机动、低扰动等特性，仿生结构可以迷惑声纳系统有效保护自己。CN110861761ACN110861761A权利要求书1/3页1.一种液压驱动仿生机器海豚，其特征在于，包括：外壳支撑框架组件、腰关节推进及转向机构、两个胸鳍运动机构、尾关节推进机构、平衡调节机构、控制沉浮机构以及调幅机构；所述外壳支撑框架组件包括安装骨架、第一T型截面支撑框架、第二T型截面支撑框架、头部、躯干部、尾部和尾鳍，所述头部与躯干部分别与安装骨架固连，第一弹簧穿过第一T型截面支撑框架的孔，使得第一T型截面支撑框架实现躯干部与尾部的柔性连接；尾部与腰关节推进及转向机构的腰关节摆杆固连，实现同步摆动；第二弹簧穿过第二T型截面支撑框架的孔，使得第二T型截面支撑框架实现尾部与尾鳍的柔性连接；尾鳍连接在尾关节推进机构的尾鳍连接件上，尾关节推进机构也与腰关节推进及转向机构的腰关节摆杆固连；腰关节推进及转向机构包括转向液压缸、转向液压缸支架、腰关节转向环、腰关节支座、推力圆柱滚子轴承、腰关节过渡支座、腰关节液压缸固定架、腰关节双出杆液压缸、腰关节摆杆和腰关节摆杆驱动件；腰关节推进及转向机构固定在安装骨架上，用于使得尾部相对于躯干部上下往复摆动和相对于躯干部转动一个角度，实现海豚背腹式运动中的第一部分和转向；胸鳍运动机构包括胸鳍摆动液压缸支架、胸鳍摆动液压缸、胸鳍旋转环、胸鳍套筒、胸鳍安装支座、带槽摇杆、胸鳍转动驱动架、胸鳍旋转轴、胸鳍连接件、胸鳍连接件、胸鳍连杆、胸鳍、胸鳍转动液压缸支架和胸鳍转动液压缸；两个胸鳍运动机构对称固定在安装骨架两侧，用于改变胸鳍相对于躯干部的倾角；尾关节推进机构包括尾鳍连接件、尾鳍摆杆、尾关节支座、尾关节摆动驱动架、尾关节双出杆液压缸和尾关节液压缸支架；尾关节推进机构固定在腰关节推进及转向机构的腰关节摆杆上，尾关节推进机构用来实现尾鳍的上下往复摆动，实现海豚背腹式运动中的第二部分；平衡调节机构包括平衡台液压缸支架、平衡台液压缸、平衡台、平衡台滑轨和蓄电池；平衡调节机构固定在安装骨架上，用来改变重心的位置，使海豚游动时整个躯干部不侧向倾斜；控制沉浮机构包括蓄水腔、蓄水腔抱箍、蓄水腔安装台、蓄水腔吸排水液压缸和吸排水液压缸支架；控制沉浮机构固定在安装骨架上，通过蓄水腔吸入或排出水改变海豚的重量，进而实现海豚的上浮、下潜和悬浮；以及调幅机构包括脉冲泵安装支架、调幅平台、调幅平台滑轨、调幅液压缸和调幅液压缸支架，调幅机构固定在安装骨架上，调幅机构用来改变脉冲泵的凸轮轴与脉冲泵的柱塞滑靴的接触位置，从而改变柱塞运动幅度，进一步改变腰关节双出杆液压缸和尾关节双出杆液压缸的行程，实现机器海豚摆动幅度的变化。2.根据权利要求1所述的液压驱动仿生机器海豚，其特征在于，还包括液压控制系统，其包括三维角度传感器、控制中心、控制平台、伺服阀、单向阀、伺服电机、减速器、联轴器以及脉冲泵；所述脉冲泵安装在调幅机构的脉冲泵安装支架中，脉冲泵有N个柱塞，所述脉冲泵的第一柱塞和第二柱塞分别经过变压缸和腰关节双出杆液压缸通过管路相连接；脉冲泵的第三柱塞和第四柱塞也分别经过变压缸和尾关节双出杆液压缸通过管路相连接；脉冲泵的第四柱塞经过单向阀与蓄能器和多个并行伺服阀连接，每个伺服阀分别与转向液压缸、胸鳍转动液压缸、胸鳍摆动液压缸、平衡台液压缸、调幅液压缸、以及蓄水腔吸排水液压缸2CN110861761A权利要求书2/3页中的一个油口连接；控制平台与安装骨架固连，三维角度传感器与控制中心都安装在控制平台上，伺服电机的输出端与减速器的输入端通过键相连，减速器的输出端与联轴器输入端通过键相连，联轴器输出端与脉冲泵的凸轮轴通过键连接；三维角度传感器实时向