一种仿生鱼尾推进器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种水下推进装置，具体地说是一种仿生鱼尾推进器。
【背景技术】
[0002]随着海洋资源的开发力度增加，水下运载器的研宄随之而生，水下推进技术作为水下运载器的核心部分，获得了学术界的普遍关注。当前，有关水下运载器的推进技术的研宄，主要包含传统螺旋桨式推进、射流推进、仿生尾鳍推进等三类，考虑到传统的螺旋桨式的水下推进方式具有大噪声、高能耗等缺点，无法满足一些特殊领域的需求，具有一定的局限性；射流推进的方式，无污染，然而，推进效率低下，且大流量的喷射容易被雷达等设备所扫描，只能应用于小范围的装备制造，因此，仿生尾鳍技术的研宄，凸显出的重要的研宄意义。
[0003]在现阶段仿生尾鳍推进技术的研宄中，主要通过复杂的机械结构制造的多自由度的仿生鱼机器人，这种设计具有质量大、水下运动不灵活及水下推进效率低等系列缺陷，更重要的是，在水下运行的过程中，具有较大的水下扰动性。此外，由于大多数机器人都采用液压、气动或电机配减速机构驱动，具有较大的噪声污染等问题。因此，急迫的需要一种结构简单、运动灵活、效率高、低噪声与扰动性的水下推进方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种的结构简单、运动灵活、驱动效率高、低噪声、低水下扰动性的仿生鱼尾推进器。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]包括基座部分、摆动推进部分和仿肌肉驱动部分；所述基座部分具有支撑板，支撑板上设置第一柔性筋；所述摆动推进部分的前端为柔性躯干、尾端为柔性尾鳍，所述柔性躯干的两侧设置第二柔性筋，所述第二柔性筋呈对称分布；所述仿肌肉驱动部分为拉伸肌肉单元；柔性躯干的前端配合连接于支撑板上，所述拉伸肌肉单元连接于第一柔性筋与第二柔性筋之间。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、柔性躯干的两侧对称布置两层以上的第一柔性筋，支撑板上的第二柔性筋也为两层以上。
[0009]2、柔性躯干的两侧对称布置两排以上的第一柔性筋，支撑板上的第二柔性筋也为两排以上。
[0010]3、所述拉伸肌肉单元是由两片IPMC电致动智能材料通过两端的电极块连接构成的线性拉力器。
[0011]本发明的优势在于:
[0012]由于本发明包括基座部分、摆动推进部分及仿肌肉驱动部分，采用仿肌肉驱动部分的拉伸肌肉单元直接连接支持部件的柔性筋与摆动推进部分的柔性筋，构成仿生鱼尾推进器，故结构构成简单；仿生鱼尾推进器通过拉伸肌肉单元的配合运动可以实现推进器的启动、转弯及加速的动作，具有驱动灵活的优点；摆动推进部分与仿肌肉驱动部分直接组合通过柔性筋构成一个驱动传动系统，实现了驱动传动的一体化，同时，缩短了传动链，提高了传动效率；此外，采用电致动智能材料进行驱动，驱动无噪声；仿生鱼尾推进器，通过摆动方式进行水下推进，降低了对周围水域的扰动性。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的仿生鱼尾推进器的整体结构图；
[0014]图2为基座部分的结构图；
[0015]图3为摆动推进部分的结构图；
[0016]图4为仿肌肉驱动部分的结构图；
[0017]图5为仿肌肉驱动部分的结构剖视图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图举例对本发明做更为详细的描述:
[0019]结合图1，仿生鱼尾推进器包括基座部分1、摆动推进部分2及仿肌肉驱动部分3 ;如图2?5所示，基座部分I具有支撑板11，支撑板上具有柔性筋12 ;摆动推进部分2的前端具有柔性躯干21，尾端具有柔性尾鳍22，柔性躯干的两侧具有柔性筋23，呈对称分布；仿肌肉驱动部分3包括拉伸肌肉单元31 ;摆动推进部分2的柔性躯干21配合连接于基座部分I的支撑板11上，并且，基座部分I的柔性筋12与摆动推进部分2的柔性躯干21的柔性筋23装配连接拉伸肌肉单元31，构成仿生鱼尾推进器的结构。基座部分I的支撑板11上的柔性筋12与摆动推进部分2的柔性躯干21的柔性筋23间的拉伸肌肉单元31可以按照两层、两排排布安装。仿肌肉驱动部分3的拉伸肌肉单元31是由两片IPMC电致动智能材料311和电极块312构成的线性拉力器。
[0020]当外界供给电信号，通过仿肌肉驱动部分3的拉伸肌肉单元31的拉伸运动，拉动传动部分2的柔性躯干21的摆动，带动柔性尾鳍22的运动，实现仿生尾鳍推进器的水下推进。通过控制基座部分I的支撑板11上的柔性筋12与摆动推进部分2的柔性躯干21的柔性筋23间的拉伸肌肉单元31的配合运动，实现推进器的启动、转弯及加速等运动。
[0021]结合图1?2，支撑部部件I由支撑板11与柔性筋12组成。柔性筋12采用弹性材料制备，能够进行伸缩式运动。支撑板11用于固定与支撑整个仿生鱼尾驱动器的结构，同时，也可以用在连接驱动器的整体结构的媒介。
[0022]结合图1与3，摆动推进部分2由柔性躯干21、柔性尾鳍22、柔性筋23组成。柔性躯干21与柔性筋23均采用弹性材料制备，柔性筋23能够进行伸缩式运动；柔性尾鳍22采用轻质的柔性薄膜制备，在柔性躯干21的运动带动下，进行自由摆动。柔性躯干22采用粘结的方式连接于基座部分I的支撑板11上。
[0023]结合图1、4及5，仿肌肉驱动部分3主要由拉伸肌肉单元31组成，其中，拉伸肌肉单元31是由两片IPMC电致动智能材料311和电极块312构成的线性拉力器。IPMC电致动智能材料311需要经过一定的工艺处理后，能够实现类似于肌肉单元的线性运动；电极块312的一端的空洞，用于提供拉伸肌肉单元31的拉力输出，周围开有空洞用于方便导线的连接；拉伸肌肉单元31通过两端的电极块312上的空洞分别与基座部分I的支撑板11上的柔性筋12与摆动推进部分2的柔性躯干21的柔性筋23进行连接，同时，通过电极块312进行力的输出。
【主权项】
1.一种仿生鱼尾推进器，其特征是:包括基座部分、摆动推进部分和仿肌肉驱动部分；所述基座部分具有支撑板，支撑板上设置第一柔性筋；所述摆动推进部分的前端为柔性躯干、尾端为柔性尾鳍，所述柔性躯干的两侧设置第二柔性筋，所述第二柔性筋呈对称分布；所述仿肌肉驱动部分为拉伸肌肉单元；柔性躯干的前端配合连接于支撑板上，所述拉伸肌肉单元连接于第一柔性筋与第二柔性筋之间。
2.根据权利要求1所述的仿生鱼尾推进器，其特征是:柔性躯干的两侧对称布置两层以上的第一柔性筋，支撑板上的第二柔性筋也为两层以上。
3.根据权利要求1或2所述的仿生鱼尾推进器，其特征是:柔性躯干的两侧对称布置两排以上的第一柔性筋，支撑板上的第二柔性筋也为两排以上。
4.根据权利要求1或2所述的仿生鱼尾推进器，其特征是:所述拉伸肌肉单元是由两片IPMC电致动智能材料通过两端的电极块连接构成的线性拉力器。
5.根据权利要求3所述的仿生鱼尾推进器，其特征是:所述拉伸肌肉单元是由两片IPMC电致动智能材料通过两端的电极块连接构成的线性拉力器。
【专利摘要】本发明提供的是一种仿生鱼尾推进器。包括基座部分、摆动推进部分和仿肌肉驱动部分；所述基座部分具有支撑板，支撑板上设置第一柔性筋；所述摆动推进部分的前端为柔性躯干、尾端为柔性尾鳍，所述柔性躯干的两侧设置第二柔性筋，所述第二柔性筋呈对称分布；所述仿肌肉驱动部分为拉伸肌肉单元；柔性躯干的前端配合连接于支撑板上，所述拉伸肌肉单元连接于第一柔性筋与第二柔性筋之间。本发明结构构成简单，驱动灵活，摆动推进部分与仿肌肉驱动部分直接组合通过柔性筋构成一个驱动传动系统，实现了驱动传动的一体化，同时，缩短了传动链，提高了传动效率；驱动无噪声，通过摆动方式进行水下推进，降低了对周围水域的扰动性。
【IPC分类】B63H1-36
【公开号】CN104760677
【申请号】CN201510145346
【发明人】赵刚, 孙壮志, 王好军, 杨俊杰, 王志杰, 王禹健, 汪川
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月31日