一种仿生鱼摆动关节一体化驱动装置的制作方法

本发明涉及一种仿生鱼摆动关节一体化驱动装置，属于水下仿生鱼驱动装置的技术领域。

背景技术：

目前水下仿生鱼驱动系统多采用高速电机加大减速比减速机的方案，该方案可以具有重量小输出转矩大的特点，但是由于需要在水下工作，因此需要采用密封结构来保证驱动系统的稳定性，因此造成驱动装置成本高，且由于仿生鱼需要多关节协同工作进而导致噪音大、稳定性差的问题,同时采用大减速比减速机造成了系统效率低下，进而导致水下仿生鱼续航时间短的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有水下仿生鱼驱动系统的技术问题，本发明提出一种仿生鱼摆动关节一体化驱动装置，该装置能够实现水下仿生鱼的推进和转向功能，具有模块化易于维修、静音化、高效驱动的特点。

本发明采用以下技术方案：

一种仿生鱼摆动关节一体化驱动装置，包括腰关节外转子集成电机和转向关节外转子集成电机，腰关节外转子集成电机转子作为仿生鱼尾部骨架和转向关节外转子集成电机的机座，转向关节外转子集成电机定子固定于腰关节外转子集成电机转子上，转向关节外转子集成电机转子作为仿生鱼的尾鳍骨架。

转向关节集成电机转子与腰关节外转子集成电机转子设置在同一轴线上。

所述的腰关节外转子集成电机采用低速大转矩外转子永磁电机，腰关节外转子集成电机定子的内部设有腰关节编码器和腰关节驱动器。

所述的转向关节外转子集成电机采用低速大转矩外转子永磁电机，转向关节外转子集成电机定子的内部设有转向关节编码器和转向关节驱动器。

本发明的优点效果如下：

该装置采用腰关节外转子集成电机与转向关节外转子集成电机组成，利用永磁电机低速大转矩的特性，去掉了传统仿生鱼驱动系统中的减速机构，从而省略掉了减速机构的密封结构，实现水下仿生鱼驱动装置的静音化、高效化驱动的目的，且降低了成本。工作时，通过腰关节的摆动带动尾鳍产生推力，通过转向关节偏转角度实现仿生鱼转向。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图中：1-腰关节外转子集成电机，2-腰关节编码器，3-腰关节驱动器，4-腰关节外转子集成电机定子，5-腰关节外转子集成电机的转子，6-转向关节外转子集成电机，7-转向关节编码器，8-转向关节驱动器，9-转向关节外转子集成电机定子，10-转向关节外转子集成电机转子。

具体实施方式

实施例

本发明采用以下技术方案如图1和图2所示：一种仿生鱼摆动关节一体化驱动装置，该装置包括腰关节外转子集成电机与转向关节外转子集成电机，腰关节外转子集成电机1的腰关节编码器2和腰关节驱动器3置于腰关节外转子集成电机定子4内部，腰关节外转子集成电机转子5为仿生鱼尾部骨架，并作为转向关节外转子集成电机6的机座。转向关节外转子集成电机6的转向关节编码器7和转向关节驱动器8置于转向关节外转子集成电机定子9内部，转向关节外转子集成电机定子9固定于腰关节外转子集成电机转子5上。转向关节外转子集成电机转子10为仿生鱼尾鳍的骨架。

一种仿生鱼摆动关节一体化驱动装置工作时，腰关节外转子集成电机转子5圆周往复摆动，带动尾鳍产生推力实现仿生鱼游动；转向关节集成电机转子10与腰关节外转子集成电机转子5设置在同一轴线上，实现仿生鱼的正向游动；转向关节集成电机转子10与腰关节外转子集成电机转子5设置呈某一角度时，实现仿生鱼的转向游动，通过控制该角度的正负实现左右转向，通过控制该角度的大小实现转弯半径的控制。摆动的角度依靠各关节编码器测量。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。因此不能理解为对本发明的限制，本发明的保护范围不受具体实施例所限制。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种仿生鱼摆动关节一体化驱动装置，包括腰关节外转子集成电机和转向关节外转子集成电机，腰关节外转子集成电机转子作为仿生鱼尾部骨架和转向关节外转子集成电机的机座，转向关节外转子集成电机定子固定于腰关节外转子集成电机转子上，转向关节外转子集成电机转子作为仿生鱼的尾鳍骨架。作为仿生鱼的动力系统实现仿生鱼的推进和转向功能。与传统的带有减速机构的驱动装置相比具有低噪音、模块化、故障率低，高效率的特点。

技术研发人员：杨永庆;王宝新;高存强;许守骏;回志姗;汤银龙;韩冬;刘俭佳
受保护的技术使用者：沈阳航天新光集团有限公司
技术研发日：2019.03.08
技术公布日：2019.05.21