一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器鱼的尾部摆动装置，更特别地说，是指一种具有换轴门式机构的 凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置。
【背景技术】
[0002] 机器鱼是一种模仿鱼类游动方式的水下无人航行器，具有体积小、重量轻、隐蔽性 好、机动能力强、游动速度快的特点，在水下探索和现代国防中具有巨大的应用前景，成为 机器人领域的研究热点。
[0003] 生物鱼的推进模式主要分为两类："身体/尾鳍"模式(Body and/or Caudal Fin， BCF)和"中间鳍/对鳍"模式(Median and/or Paired Fin，MPF)。自然界中大部分鱼类都采 用了 BCF模式，故现阶段国内外学者投入大量精力研究机器鱼身体及尾部的摆动实现方法， 以期达到更好地仿生来实现更高效的游动方式。鱼类生物摆动是由肌肉驱动的，而在鱼体 中肌肉对称分布于鱼体两侧来提供左右摇摆动力。
[0004]传统使用独立舵机或其他类型电机(这里以舵机为例）为绳驱动提供动力装置的 设计，都将舵机与绳一一对应配置，这将会使电机数量随关节成比例地增加了功耗和控制 难度。另一方面对于单一运动规律的机器鱼，即机器鱼特定关节转动末端为特定的变速运 动，这就要求电机转速要与之对应，而实现电机不规则变速转动控制是较困难的。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，在 应用该可换轴关节的基础上，对于周期性重复同规率摆动问题，本发明通过由执行末端（即 第一门）的摆动规律（角度、速度、加速度)来逆向反推盘型凸轮的几何形状，通过控制单个 直流电机恒速转动带动盘型凸轮转动、进而通过绳驱动实现了机器鱼尾鳍的重复规律摆 动。本发明装置能够很好地解决绳驱动定轴关节中存在的不同驱动绳间的配合问题。本发 明装置将复杂机器鱼鳍控制问题转化为盘型凸轮结构外形设计问题，有效降低了机器鱼控 制系统的复杂度。
[0006] 本发明是一种具有换轴门式机构的凸轮绳驱动机器鱼尾摆动装置，该绳驱动机器 鱼尾摆动装置包括有机器鱼尾(2)、可换轴门式机构（1)、盘型凸轮驱动机构(3)、底座(4)、A 拉绳(5A)、B拉绳(5B)、A立柱(6A)和B立柱(6B);其中，A门框（1B)与B门框（1C)的结构相同;A 立柱(6A)与B立柱(6B)的结构相同；
[0007] 可换轴门式机构（1)包括有第一门（1 A)、A门框(IB)、B门框(1C)、A弹簧挂架（1J)、B 弹簧挂架（1K)、A弹簧（1H)、B弹簧（II)、连接角件（11^、謂、謂、1?)和4组滑动轴承（1-1)、8组 滑动轴承(1-2);
[0008] 第一门（1A)的中心部位设有减重用的BA通孔(1A1);
[0009] 第一门（1A)的左端部（1A-1)设有A半开口轴套（1A2)、A凸块（1A3)、A滑动轴承支撑 端（1A4)、B滑动轴承支撑端（1A5);
[0010] 所述A凸块（1A3)上设有BB通孔（1A31)和BC通孔（1A32) ;BB通孔（1A31)用于系A拉 绳(5A)的一端，A拉绳(5A)的另一端系在A立柱(6A)上;BC通孔（1A32)用于钩挂A弹簧（1H)的 一端，A弹簧(1H)的另一端钩挂在A弹簧挂架(1J)的悬台（1J1)上；
[0011] 所述A滑动轴承支撑端（1A4)上设有BD通孔(1A41);
[0012] 所述B滑动轴承支撑端（1A5)上设有BE通孔（1A51); BD通孔（1A41)与BE通孔（1A51) 内放置有C定位螺栓（1F)，A滑动轴承支撑端（1A4)与B滑动轴承支撑端（1A5)之间放置并固 定有C套筒转轴(1F1);
[0013] 第一门（1A)的右端部（1A-2)设有B半开口轴瓦（1A6)、B凸块（1A7)、C滑动轴承支撑 端（1A8)、D滑动轴承支撑端（1A9);
[00M] 所述B凸块（1A7)上设有BF通孔（1A71)和BG通孔（1A72) ;BF通孔（1A71)用于系B拉 绳(5B)的一端，B拉绳(5B)的另一端系在B立柱(6B)上;BG通孔（1A72)用于钩挂B弹簧（II)的 一端，B弹簧(11)的另一端钩挂在B弹簧挂架(1K)的悬台（1K1)上；
[0015] 所述C滑动轴承支撑端（1A8)上设有BH通孔（1A81);
[0016] 所述D滑动轴承支撑端（1A9)上设有BI通孔（1A91);BH通孔（1A81)与BI通孔（1A91) 内放置有D定位螺栓（1G)，C滑动轴承支撑端（1A8)与D滑动轴承支撑端（1A9)之间放置并固 定有D套筒转轴（1G1);
[0017] A门框（1B)上设有E滑动轴承支撑端（1B1)、F滑动轴承支撑端（1B2)、C半开口轴瓦 (1B3);
[0018] 所述E滑动轴承支撑端（1B1)上设有BJ通孔(1B11);
[0019] 所述F滑动轴承支撑端（1B2)上设有BK通孔（1B21);BJ通孔（1B11)与BK通孔（1B21) 内放置有A定位螺栓（1D)，E滑动轴承支撑端（1B1)与F滑动轴承支撑端（1B2)之间放置并固 定有A套筒转轴(1D1);
[0020] B门框（1C)上设有G滑动轴承支撑端（1C1)、H滑动轴承支撑端（1C2)、D半开口轴瓦 (1C3);
[0021] 所述G滑动轴承支撑端（1C1)上设有BL通孔(1C11);
[0022] 所述Η滑动轴承支撑端（1C2)上设有BM通孔（1C21);BL通孔（1C11)与BM通孔（1C21) 内放置有B定位螺栓（1E)，G滑动轴承支撑端（1C1)与Η滑动轴承支撑端（1C2)之间放置并固 定有Β套筒转轴（1E1);
[0023] Α弹簧挂架(1J)与Β弹簧挂架(1Κ)的结构相同；
[0024] A弹簧挂架（1J)上设有悬台（1J1)，悬台（1J1)上设有BN通孔（1J2)，BN通孔（1J2)用 于A弹簧（1H)的一端穿过，使A弹簧(1H)钩挂在悬台（1J1)上;A弹簧挂架（1J)的固定台（1J3) 通过螺钉固定在A门框（1B)上;A弹簧（1H)的另一端钩挂在A门框（1B)的A凸块（1A3)的BB通 孔（1A32)上；
[0025] B弹簧挂架（1K)上设有悬台（1K1)，悬台（1K1)上设有B0通孔（1K2)，B0通孔（1K2)用 于B弹簧（II)的一端穿过，使B弹簧(II)钩挂在悬台（1K1)上;B弹簧挂架（1K)的固定台（1K3) 通过螺钉固定在B门框（1C)上;B弹簧（II)的另一端钩挂在B门框（1C)的B凸块（1A7)的BG通 孔(1A72)上；
[0026]所述连接角件组件是指具有L形构型的四个结构相同的A连接角件（1L)、B连接角 件（1M)、C连接角件（1N)和D连接角件（1P);
[0027] A连接角件（1L)的一臂板与B连接角件（1M)的一臂板相对放置，且夹持住A门框 (IB) 的下端，并通过螺钉与螺母实现将A门框（1B)的下端与A连接角件（1L)和B连接角件 (1M)的固定;A连接角件（1L)的另一臂板与B连接角件（1M)的另一臂板通过螺钉固定在底座 ⑷上；
[0028] C连接角件（1N)的一臂板与D连接角件（1P)的一臂板相对放置，且夹持住B门框 (IC) 的下端，并通过螺钉与螺母实现将B门框（1C)的下端与C连接角件（1N)和D连接角件 (1P)的固定;C连接角件（1N)的另一臂板与D连接角件（1P)的另一臂板通过螺钉固定在底座 ⑷上；
[0029] A半开口轴瓦（1A2)、A定位螺栓（1D)和A套筒转轴（1D1)构成A组滑动轴承。B半开口 轴瓦（1A6)、B定位螺栓（1E)和B套筒转轴（1E1)构成B组滑动轴承。C半开口轴瓦（1B3)、C定位 螺栓(1F)和C套筒转轴（1F1)构成C组滑动轴承。D半开口轴瓦（1C3)、D定位螺栓(1G)和D套筒 转轴（1G1)构成D组滑动轴承。
[0030] A定位螺栓（1D)的一端顺次穿过E滑动轴承支撑端（1B1)上的BJ通孔（1B11)、A套筒 转轴（1D1)、F滑动轴承支撑端（1B2)上的BK通孔（1B21)后，螺纹连接上螺母;A半开口轴瓦 (1八2)位于六套筒转轴(101)处。
[0031 ] B定位螺栓（1E)的一端顺次穿过G滑动轴承支撑端（1C1)上的BL通孔（1C11)、B套筒 转轴（1E1)、Η滑动轴承支撑端（1C2)上的BM通孔（1C21)后，螺纹连接上螺母;B半开口轴瓦 (1八6)位于8套筒转轴（把1)处。
[0032] C定位螺栓（1F)的一端顺次穿过Α滑动轴承支撑端（1Α4)上的BD通孔（1Α41)、C套筒 转轴（1F1)、B滑动轴承支撑端（1A5)上的BE通孔（1A51)后，螺纹连接上螺母;C半开口轴瓦 (183)位于(：套筒转轴(1?1)处。
[0033] D定位螺栓（1G)的一端顺次穿过C滑动轴承支撑端（1A8)上的BH通孔（1A81)、D套筒 转轴（1G1)、D滑动轴承支撑端（1A9)上的BI通孔（1A91)后，螺纹连接上螺母;D半开口轴瓦 (1〇3)位于0套筒转轴（161)处。
[0034] 盘型凸轮驱动机构（3)包括有凸轮(3A)、联轴器(3B)、直流电机(3C)、A滑块(3E)、B 滑块(3F)、A长键(3G)、B长键(3H)、A支架(31)、B支架(3J)、A导轨(3K)和B导轨(3L);
[0035]凸轮(3A)上设有AA通孔(3A1)，AA螺钉(3A2)穿过AA通孔(3A1)后螺纹连接在联轴 器(3B)上；
[0036] 联轴器(3B)上设有AA螺纹孔(3B1)和盲孔(3B2)，AA螺纹孔(3B1)用于放置AA螺钉 (3A2)，盲孔(3B2)用于放置销钉(3D);
[0037] 直流电机(3C)的输出轴通过销钉(3D)与联轴器(3B)的下端固定，凸轮(3A)通过AA 螺钉(3A2)与联轴器(3B)的面板固定;直流电机(3C)通过底座(4)支撑并固定于底座(4)上；
[0038] A滑块(3E)与B滑块(3F)的结构相同；
[0039] A滑块（3E)上设有AB通孔(3