专利名称：双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于仿生机器鱼的动力机构，更特别地说，是指一种双凸轮式 单自由度的机器鱼拍动机构。
背景技术：
通过脊椎动物学和流体力学方面的大量理论和实验研究，人们发现经过上亿年 进化的鱼类游动方式包含着深刻的流体力学和生物学机理， 一些鱼类在推进效率、机 动灵活性和可操纵性方面比当今世界上任何水面、水下运载器性能都要高。因此，国 内外许多著名的研究机构越来越关注水下各种鱼类的高效游动方式，纷纷投入专门的 人力、物力和财力，探索仿生机器鱼这一新兴的多学科交叉的前沿技术研究。
美国麻省理工学院海洋工程实验室、伍兹霍尔海洋研究所和纽约大学联合组成研 究小组正在开展有关鱼类仿生推进机理的研究。从1994年至1999年，以 Triantafyllou M.S.为主的研究小组先后设计研究了 1.2米长的机器金枪鱼和0.8米 长的机器狗鱼；美国C.S.DRAPAR实验室研制了长度2.4米的仿黄鳍金枪鱼 VCUUV，速度在l赫兹时达到1.2米/秒。日本N.Kato研究小组研究了舻鱼胸鳍 的运动机理；日本三菱公司也组织开展了鱼类仿生机器人技术开发，实现了长度 60cm，重量6磅的机器鱼，速度可达0.25m/s;东京理工学院最近制造了双结点 海豚型自航模型，该模型总长1.75m，与真实的海豚长度相近，推进速度在1.5赫 兹时为1.15m/s。但是，由于身体运动的不稳定性，单纯f莫仿海豚和金枪鱼外形的 机器鱼方案，都未能达到设计的速度要求，尾部运动出现了失真。北航机器人研究所 从1999年开始进行机器鱼的研究，最早制造成功了国内第一条机器鳗鱼 ROBOFISH，以及多机器鱼协调运动控制系统。伹是，研究中发现多关节的、细 长分布的鱼体外形总是产生不必要的晃动，增加了阻力、消耗了能量。
针对目前两自由度拍动机构的控制精度要求高、效率较低等问题提出了一种新 的单自由度的拍动机构，将原机构中的两个关节利用机械结构关联起来，降低控制的 复杂程度。发明 内 容
本发明的目的是提供一种双凸轮式单自由度的拍动机构，该拍动机构利用尾鳍4 的拍动来提供推进的动力，尾鳍4的拍动是由电机带动两个偏心轮运动，从而带动 两个滑块沿导轨作直线运动，通过安装在滑块上的齿条与传动组件上的齿轮配合，实 现了平行四杆组件的转动。
本发明的一种双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，该拍动机构为机器鱼提供动 力。本发明的双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构包括有基座l、平行四杆组件2、 导块组件3、电机5、驱动组件6、传动组件7。电机5通过电机座5a安装在基座1 的上盖板la上；导块组件3的四支直线导轨安装在基座1的四个支撑座上；驱动组 件6放置于导块组件3的弧形长方形孔内；传动组件7通过A传动轴7a、 B传动轴 7d安装在基座1的上盖板la、连接板lb和下底板lc上；平行四杆组件2的大臂 21连接在传动组件7的A传动轴7a上，平行四杆组件2的B连杆24连接在传动 组件7的A传动轴7a、B传动轴7d上，平行四杆组件2的小臂22上连接有尾鳍4。
本发明中的电机5、驱动组件6与导块组件3构成了一个传动单元，该传动单元 用于将电机5的转动转换为A滑块31、 B滑块32的直线运动，从而带动与A齿条 33啮合的A齿轮7b、 B齿条34啮合的B齿轮7c转动。
本发明双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构的优点(1)驱动组件6采用了双 凸轮(A偏心轮、B偏心轮)结构，并且对双凸轮的位置关系通过在驱动轴上开有的 两个键槽的相位差角度/ (/ =45° 90° )进行调节，用机械结构保证了大臂21 与小臂22的相位差；另外通过改变偏心轮的偏心距可以调节大臂21、小臂22的摆 动幅度。(2)驱动组件6与导块组件3之间采用凸轮副连接，使得导块在直线运动 过程中过渡平稳且噪声小。(3)传动组件7与平行四杆组件2之间采用分段连接方 式，使得平行四杆组件2中的大臂21在尾鳍4的拍动条件下实现水平平动；而小臂 22则在尾鳍4的拍动条件下实现绕A销钉223作转动。
图1是本发明拍动机构的结构图。
图1A是未装配上盖板、电机的拍动机构的结构图。图2是本发明基座的爆炸示图。
图3是本发明导块组件的结构图。
图3A是本发明A滑块的结构图。
图3B是本发明A直线导轨的装配图。
图3C是本发明C直线导轨的装配图。
图3D是本发明B滑块的结构图。
图3E是本发明B直线导轨的装配图。
图3F是本发明D直线导轨的装配图。
图4是驱动组件的结构图。
图4A是驱动组件的爆炸示图。
图4B是放大的图4A的A—A视图。
图5是电机与电机座的装配示图。
图6是平行四杆组件与下底板的装配示图。
图6A是平行四杆组件与传动组件的装配示图。
图6B是平行四杆组件的爆炸示图。
图7是传动组件的结构图。
图7A是图7的部分爆炸示图。
图中l.基座la.上盖板lb.连接板lc.下底板
ll.A支撑座lll.A通孔112.B通孔12.B支撑座121.C通孔
122.D通孔13.C支撑座131.E通孔132.F通孔14.D支撑座
141.G通孔142.H通孔15.A轴孔16.B轴孔17.C轴孔
18.D轴孔19.E轴孔IOI.A支柱102.B支柱103.C支柱
104.D支柱105.E支柱106.F支柱107.G支柱108.H支柱
2.平行四杆组件21.大臂211.M通孔212.C键槽213.A销孔
22.小臂221.D销孔222.E销孔223.A销钉224.B销钉
225.长槽23.A连杆231.B销孔232. C销孔24.B连杆
241.N通孔242.D键槽243.F销孔244.C销钉3.导块组件
31.A滑块32.B滑块33.A齿条34.B齿条3a-A直线导轨
3b.B直线导轨3c.C直线导轨3d.D直线导轨311.A弧形长方形孔312.A固定槽313.A长圆孔314.B长圆孔315.A直线轴承316.B直线轴承
317.C直线轴承318.D直线轴承319.1通孔320. J通孔301.A卡圈
302.B卡圈303.C卡圈304.D卡圈305.E卡圈306.F卡圈
307.G卡圈308.H卡圈321.B弧形长方形孔322.B固定槽
323.C长圆孔324.D长圆孔325.E直线轴承326.F直线轴承327.G直线轴承
328.H直线轴承329.K通孔330.L通孔4.尾鳍5.电机
5a.电机座51.1支柱52. J支柱53.K支柱54丄支柱
55.0通孔56.电机输出轴6.驱动组件6a-A偏心轮6b.B偏心轮
6c.驱动轴6d.G键槽61.A键61a.A偏心孔
61c.E键槽62.B键62a.B偏心孔62b.B键槽62c.F键槽
601.D滚动轴承602.A滚动轴承611.A套筒612.B套筒613.C套筒
7.传动组件73.八传动轴7b.A齿轮7c.B齿轮7d.B传动轴
71.E滚动轴承72.C滚动轴承73.F滚动轴承74.B滚动轴承701.A衬垫
702.B衬垫703.C衬垫704.D衬垫705.E衬垫706.F衬垫
711.C键712.D键713.E键714.F键
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图l、图1A所示，本发明是一种双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，该 拍动机构为机器鱼提供动力。本发明的双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构包括有基 座1、平行四杆组件2、导块组件3、电机5、驱动组件6、传动组件7。电机5通 过电机座5a安装在基座1的上盖板la上；导块组件3的四支直线导轨安装在基座 1的四个支撑座上；驱动组件6放置于导块组件3的弧形长方形孔内；传动组件7 通过A传动轴7a、 B传动轴7d安装在基座1的上盖板la、连接板lb和下底板lc 上；平行四杆组件2的大臂21连接在传动组件7的A传动轴7a上，平行四杆组件 2的B连杆24连接在传动组件7的A传动轴7a、 B传动轴7d上，平行四杆组件2 的小臂22上连接有尾鳍4。
参见图2所示，基座1包括有上盖板la、连接板lb、下底板lc、四个支撑座、 八个支柱；四个支撑座是指A支撑座11、 B支撑座12、 C支撑座13、 D支撑座l4。 八个支柱是指A支柱101、 B支柱102、 C支柱103、 D支柱104、 E支柱105、 F支柱106、 G支柱107、 H支柱108。四个支撑座安装在上盖板la与下底板lc 之间，这四个支撑座一方面用于支撑起上盖板la、以及安装在上盖板la上的电机
9座5a，另一方面用于支撑起四根直线导轨(A直线导轨3a、 B直线导轨3b、 C直 线导轨3c、 D直线导轨3d),同时保证两个滑块(A滑块31、 B滑块32)在四根 直线导轨上的直线运动；A支柱lOl、 B支柱102、 C支柱103、 D支柱104安装 在连接板lb与下底板lc之间，E支柱105、 F支柱106、 G支柱107、 H支柱108 安装在上盖板la与连接板lb之间；在本发明中，采用螺钉将多个支撑座安装在上 盖板la与下底板lc之间，多个支柱安装在上盖板la与连接板lb之间、连接板 lb与下底板lc之间，有利于对导块组件3、驱动组件6、传动组件7的安装调节， 且结构设计简单，组装方便。
在A支撑座11上设有A通孔111和B通孔112;
在B支撑座12上设有C通孔121和D通孔122;
在C支撑座13上设有E通孔131和F通孔132;
在D支撑座14上设有G通孔141和H通孔142;且A通孔111、C通孔121、 E通孔131、 G通孔141保持在同一水平线上；B通孔112、 D通孔122、 F通孔 132、 H通孔142保持在同一水平线上；
A通孔lll、 C通孔121上安装有A直线导轨3a， B通孔112、 D通孔122 上安装有B直线导轨3b， E通孔131、 G通孔141上安装有C直线导轨3c， F通 孔132、 H通孔142上安装有D直线导轨3d;
上盖板la上设有D轴孔18、E轴孔19，D轴孔18内放置有D滚动轴承601, D滚动轴承601套接在凸轮组件6的驱动轴6c上;E轴孔19内放置有E滚动轴承 71 ， E滚动轴承71套接在传动组件7的A传动轴7a的上端；
连接板lb的中心位置设有C轴孔17, C轴孔17内放置有C滚动轴承72、 F 滚动轴承73， C滚动轴承72套接在传动组件7的A传动轴7a的下端，F滚动轴承 73套接在传动组件7的B传动轴7d的上端；
下底板lc上设有A轴孔15、B轴孔16， A轴孔15内放置有A滚动轴承602, A滚动轴承602套接在凸轮组件6的驱动轴6c上;B轴孔16内放置有B滚动轴承 74， B滚动轴承74套接在传动组件7的B传动轴7d的下端；
在本发明中，A轴孔15与D轴孔18保持在同一轴线上；B轴孔16、 C轴孔 17、 E轴孔19保持在同一轴线上。
参见图3、图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F所示，导块组件3由 A滑块31、 B滑块32、 A齿条33、 B齿条34、 A直线导轨3a、 B直线导轨3b、C直线导轨3c、 D直线导轨3d，以及安装在四个直线导轨上的八个直线轴承组成， 八个直线轴承是指A直线轴承315、 B直线轴承316、 C直线轴承317、 D直线轴 承318、 E直线轴承325、 F直线轴承326、 G直线轴承327、 H直线轴承328。
参见图3A所示，A滑块31上开有A弧形长方形孔311 (A弧形长方形孔311 的大小与驱动组件6上的A偏心轮6a的大小适配)，A滑块31的两侧开有I通孔 319、 J通孔320， A滑块31的一端设有A固定槽312， A固定槽312上设有A 长圆孔313、 B长圆孔314; I通孔319用于A直线导轨3a通过，J通孔320用 于B直线导轨3b通过；在本发明中，A长圆孔313、 B长圆孔314中分别通过顶 紧螺钉，该顶紧螺钉用于微动调节A齿条33与A齿轮7b的啮合。
参见图3B所示，A直线导轨3a沿横向方向上顺次套接有B卡圈302、 B直线 轴承316、 A直线轴承315、 A卡圈301;在A直线轴承315的一端部(外侧面) 设置A卡圈301 ，解决了 A滑块31在A直线导轨3a上的横向方向运动时，A直线 轴承315移位或脱落；在B直线轴承316的一端部(外侧面)设置B卡圈302, 解决了 A滑块31在A直线导轨3a上的横向方向运动时，B直线轴承316移位或 脱落；
参见图3C所示，C直线导轨3c沿横向方向上顺次套接有D卡圈304、 D直线 轴承318、 C直线轴承317、 C卡圈303;在C直线轴承317的一端部(外侧面) 设置C卡圈303，解决了A滑块31在C直线导轨3c上的横向方向运动时，C直 线轴承317移位或脱落；在D直线轴承318的一端部(外侧面)设置D卡圈304， 解决了 A滑块31在C直线导轨3c上的横向方向运动时，D直线轴承318移位或 脱落；
参见图3D所示，B滑块32上开有B弧形长方形孔321 (B弧形长方形孔321 的大小与驱动组件6上的B偏心轮6b的大小适配)，B滑块32的两侧开有K通孔 329、 L通孔330, B滑块32的一端设有B固定槽322， B固定槽322上设有C 长圆孔323、 D长圆孔324; K通孔329用于B直线导轨3b通过，L通孔330用 于D直线导轨3d通过；在本发明中，C长圆孔323、 D长圆孔324中分别通过顶 紧螺钉，该顶紧螺钉用于微动调节B齿条34与B齿轮7c的啮合。
参见图3E所示，B直线导轨3b沿横向方向上顺次套接有F卡圈306、 F直线 轴承326、 E直线轴承325、 E卡圈305;在E直线轴承325的一端部(外侧面) i體E卡圈305，解决了B滑块32在B直线导轨3b上的横向方向运动时，E直线轴承325移位或脱落；在F直线轴承326的一端部(外侧面)设置F卡圈306，解 决了 B滑块32在B直线导轨3b上的横向方向运动时，F直线轴承326移位或脱落；
参见图3F所示，D直线导轨3d沿横向方向上顺次套接有H卡圈308、 H直线 轴承328、 G直线轴承327、 G卡圈307;在G直线轴承327的一端部(外侧面) 设置G卡圈307，解决了 B滑块32在D直线导轨3d上的横向方向运动时，G直线 轴承327移位或脱落；在H直线轴承328的一端部(外侧面)设置H卡圈308，解 决了 B滑块32在D直线导轨3d上的横向方向运动时,H直线轴承328移位或脱落；
参见图4、图4A、图4B所示，驱动组件6主要包括有两个偏心轮、 一个驱动 轴6c组成，两个偏心轮是指A偏心轮6a、 B偏心轮6b, A偏心轮6a、 B偏心轮 6b的结构相同，直径为30mm;驱动轴6c从上至下顺次开有G键槽6d、 E键槽 61c、 F键槽62c， G键槽6d、 E键槽61c保持在同一轴线上；G键槽6d与F键 槽62c的相位差角度〃=45° 90° ，图4B中所示的G键槽6d与F键槽62c 的相位差角度-=75° 。本发明驱动组件6中设计的双凸轮(偏心轮)结构，可通 过改变偏心轮的偏心距可以调节大臂21、小臂22的摆动幅度。
通过在G键槽6d内放置一个键，能够实现电机5输出轴通过联轴器与驱动轴 6c的连接，从而带动驱动轴6c的转动。
通过在E键槽61c内放置A键61 (A键61的一端放置在E键槽61c内，A 键61的另一端放置在A键槽61b内)，能够实现A偏心轮6a与驱动轴6c的装配。
通过在F键槽62c内放置B键62 (B键62的一端放置在F键槽62c内，B 键62的另一端放置在B键槽62b内)，能够实现B偏心轮6b与驱动轴6c的装配。
A偏心轮6a上开有A偏心孔61a， A偏心孔61a上设有A键槽61b (A键槽 61b用于放置A键61，使得A偏心轮6a通过A键61与A键槽61b、 E键槽61c
的配合使其装配在驱动轴6c上)；
B偏心轮6b上开有B偏心孔62a， B偏心孔62a上设有B键槽62b (B键槽 62b用于放置B键62 ，使得B偏心轮6b通过B键62与B键槽62b、 F键槽62c 的配合使其装配在驱动轴6c上)。
驱动轴6c从上至下顺次套接有D滚动轴承601、 A套筒611、 A偏心轮6a、 C套筒613、 B套筒612、 B偏心轮6b、 A滚动轴承602， A偏心轮6a通过A键 61卡合在驱动轴6c上，B偏心轮6b通过B键62卡合在驱动轴6c上；且D滚动 轴承601置于上盖板la的D轴孔18内，A滚动轴承602置于下底板lc的A轴 孔15内。在本发明中，电机5、驱动组件6与导块组件3构成了一个传动单元，该传动单 元用于将电机5的转动转换为A滑块31、 B滑块32的直线运动，从而带动与A齿 条33啮合的A齿轮7b、 B齿条34啮合的B齿轮7c转动。
参见图5所示，电机5安装在电机座5a上，电机座5a上开有通孔55，电机5 的电机输出轴56穿过该通孔55后套接一联轴器(图中未示出)，联轴器的另一端与 凸轮组件6的驱动轴6c连接，电机座5a通过四个支柱与基座1的上盖板la的连 接。四个支柱是指I支柱51、 J支柱52、 K支柱53、 L支柱54。
参见图6、图6A、图7所示，四杆平行组件2包括有大臂21、小臂22、 A连 杆23、 B连杆24;
小臂22为V字形，小臂22的一端开有长槽225，尾鳍4安装在长槽225内， 另一端开有E销孔222，小臂22的中心开有D销孔221;
大臂21的一端开有A销孔213，另一端开有M通孔211， M通孔211的外缘 上设有C键槽212;
A连杆23的一端开有B销孔231、另一端开有C销孔232;
B连杆24的一端开有F销孔243，另一端开有N通孔241， N通孔241的外 缘上设有D键槽242;
大臂21 —端的M通孔211套接在A传动轴7a的上端，且通过键与C键槽212 的配合实现大臂21 —端与A传动轴7a上端的连接，大臂21另一端通过A销钉223 与A销孔213、 D销孔221的配合，实现大臂21另一端与小臂22中心部位的连 接；A连杆23—端通过C销钉244与B销孔231、 F销孔243的配合，实现A连 杆23 —端与B连杆24 —端的连接，A连杆23另一端通过B销钉224与C销孔 232、 E销孔222的配合，实现A连杆23另一端与小臂22 —端的连接；B连杆 24 —端的N通孔241套接在B传动轴7d的下端，且通过键与D键槽242的配合 实现B连杆24 —端与B传动轴7d下端的连接，B连杆24另一端通过C销钉244 与F销孔243、 B销孔231的配合，实现B连杆24另一端与A连杆23另一端的 连接。
传动组件7包括有两段传动轴、两个齿轮、以及四个滚动轴承，两段传动轴是 指A传动轴7a、 B传动轴7d,两个齿轮是指A齿轮7b、 B齿轮7c，四个滚动轴 承是指E滚动轴承71、 C滚动轴承72、滚动轴承73、 B滚动轴承74;在A传动 轴7a的同一轴线上开有两个键槽，键槽内放置有C键711、 D键712;在B传动 轴7d的同一轴线上开有两个键槽，键槽内放置有E键713、 F键714;传动组件7的A传动轴7a上从上到下顺次套接有E滚动轴承71、A衬垫701、 B衬垫702、 A齿轮7b、 C衬垫703、 C滚动轴承72， A衬垫701与B衬垫702 用于顶紧传动组件7的大臂21—端(大臂21端部设有M通孔211、 M通孔211 内开有C键槽212， M通孔211套接在A传动轴7a的上部，且通过C键711实 现大臂21—端与A传动轴7a的连接)，保证大臂21在轴向方向上不产生移动；B 衬垫702与C衬垫703顶紧A齿轮7b的上下端面，保证A齿轮7b在轴向方向上 不产生移动；A齿轮7b通过D键712实现与A传动轴7a的装配；A齿轮7b与导 块组件3的A齿条33啮合，使得在电机5的带动下实现A齿轮7b的转动；E滚 动轴承71置于上盖板la的E轴孔19内，C滚动轴承72置于连接板lb的C轴孔 17 (C轴孔17放置两个滚动轴承)内。
传动组件7的B传动轴7d上从上到下顺次套接有滚动轴承73、 D衬垫704、 B齿轮7c、 E衬垫705、 F衬垫706、 B滚动轴承74, D衬垫704与E衬垫705 顶紧B齿轮7c的上下端面，保证B齿轮7c在轴向方向上不产生移动；B齿轮7c 通过E键713实现与B传动轴7d的装配；B齿轮7c与导块组件3的B齿条34 啮合，使得在电机5的带动下实现B齿轮7c的转动；E衬垫704与F衬垫706用 于顶紧传动组件7的B连杆24 —端(B连杆24端部设有N通孔241、 N通孔241 内开有D键槽242， N通孔241套接在B传动轴7d的下部，且通过F键714实 现B连杆24 —端与B传动轴7d的连接)，保证B连杆24在轴向方向上不产生移 动；滚动轴承73置于连接板lb的C轴孔17 (C轴孔17放置两个滚动轴承)内， B滚动轴承74置于下底板lc的B轴孔15内。
本发明的双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，当电机5转动时带动驱动组件6 上的两个偏心轮转动，在偏心轮的转动条件下使得导块组件3在直线导轨上作直线 运动，从而通过齿条与齿轮的啮合使平行四杆机构2转动，在平行四杆机构2转动 下带动机器鱼机构的尾鳍4拍动。
权利要求
1、一种双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，包括有尾鳍(4)，其特征在于还包括有基座(1)、平行四杆组件(2)、导块组件(3)、电机(5)、驱动组件(6)、传动组件(7)；电机(5)通过电机座(5a)安装在基座(1)的上盖板(1a)上；导块组件(3)的四支直线导轨安装在基座(1)的四个支撑座上；驱动组件(6)放置于导块组件(3)的弧形长方形孔内；传动组件(7)通过A传动轴(7a)、B传动轴(7d)安装在基座(1)的上盖板(1a)、连接板(1b)和下底板(1c)上；平行四杆组件(2)的大臂(21)连接在传动组件(7)的A传动轴(7a)上，平行四杆组件(2)的B连杆(24)连接在传动组件(7)的A传动轴(7a)、B传动轴(7d)上，平行四杆组件(2)的小臂(22)上连接有尾鳍(4)；基座(1)包括有上盖板(1a)、连接板(1b)、下底板(1c)、A支撑座(11)、B支撑座(12)、C支撑座(13)、D支撑座(14)；A支柱(101)、B支柱(102)、C支柱(103)、D支柱(104)、E支柱(105)、F支柱(106)、G支柱(107)、H支柱(108)；A支撑座(11)、B支撑座(12)、C支撑座(13)、D支撑座(14)均布在上盖板(1a)与下底板(1c)之间；A支柱(101)、B支柱(102)、C支柱(103)、D支柱(104)均布在连接板(1b)与下底板(1c)之间，E支柱(105)、F支柱(106)、G支柱(107)、H支柱(108)均布在上盖板(1a)与连接板(1b)之间；在A支撑座(11)上设有A通孔(111)和B通孔(112)；在B支撑座(12)上设有C通孔(121)和D通孔(122)；在C支撑座(13)上设有E通孔(131)和F通孔(132)；在D支撑座(14)上设有G通孔(141)和H通孔(142)；且A通孔(111)、C通孔(121)、E通孔(131)、G通孔(141)保持在同一水平线上；B通孔(112)、D通孔(122)、F通孔(132)、H通孔(142)保持在同一水平线上；A通孔(111)、C通孔(121)上安装有A直线导轨(3a)，B通孔(112)、D通孔(122)上安装有B直线导轨(3b)，E通孔(131)、G通孔(141)上安装有C直线导轨(3c)，F通孔(132)、H通孔(142)上安装有D直线导轨(3d)；上盖板(1a)上设有D轴孔(18)、E轴孔(19)，D轴孔(18)内放置有D滚动轴承(601)，D滚动轴承(601)套接在凸轮组件(6)的驱动轴(6c)上；E轴孔(19)内放置有E滚动轴承(71)，E滚动轴承(71)套接在传动组件(7)的A传动轴(7a)的上端；连接板(1b)的中心位置设有C轴孔(17)，C轴孔(17)内放置有C滚动轴承(72)、F滚动轴承(73)，C滚动轴承(72)套接在传动组件(7)的A传动轴(7a)的下端，F滚动轴承(73)套接在传动组件(7)的B传动轴(7d)的上端；下底板(1c)上设有A轴孔(15)、B轴孔(16)，A轴孔(15)内放置有A滚动轴承(602)，A滚动轴承(602)套接在凸轮组件(6)的驱动轴(6c)上；B轴孔(16)内放置有B滚动轴承(74)，B滚动轴承(74)套接在传动组件(7)的B传动轴(7d)的下端；导块组件(3)由A滑块(31)、B滑块(32)、A齿条(33)、B齿条(34)、A直线导轨(3a)、B直线导轨(3b)、C直线导轨(3c)、D直线导轨(3d)、A直线轴承(315)、B直线轴承(316)、C直线轴承(317)、D直线轴承(318)、E直线轴承(325)、F直线轴承(326)、G直线轴承(327)、H直线轴承(328)；A滑块(31)上开有A弧形长方形孔(311)，A滑块(31)的两侧开有I通孔(319)、J通孔(320)，A滑块(31)的一端设有A固定槽(312)，A固定槽(312)上设有A长圆孔(313)、B长圆孔(314)；I通孔(319)用于A直线导轨(3a)通过，J通孔(320)用于B直线导轨(3b)通过；A直线导轨(3a)沿横向方向上顺次套接有B卡圈(302)、B直线轴承(316)、A直线轴承(315)、A卡圈(301)；C直线导轨(3c)沿横向方向上顺次套接有D卡圈(304)、D直线轴承(318)、C直线轴承(317)、C卡圈(303)；B滑块(32)上开有B弧形长方形孔(321)，B滑块(32)的两侧开有K通孔(329)、L通孔(330)，B滑块(32)的一端设有B固定槽(322)，B固定槽(322)上设有C长圆孔(323)、D长圆孔(324)；K通孔(329)用于B直线导轨(3b)通过，L通孔(330)用于D直线导轨(3d)通过；B直线导轨(3b)沿横向方向上顺次套接有F卡圈(306)、F直线轴承(326)、E直线轴承(325)、E卡圈(305)；D直线导轨(3d)沿横向方向上顺次套接有H卡圈(308)、H直线轴承(328)、G直线轴承(327)、G卡圈(307)；驱动组件(6)包括有A偏心轮(6a)、B偏心轮(6b)、驱动轴(6c)，A偏心轮(6a)、B偏心轮(6b)的结构相同；驱动轴(6c)从上至下顺次开有G键槽(6d)、E键槽(61c)、F键槽(62c)，G键槽(6d)、E键槽(61c)保持在同一轴线上；A偏心轮(6a)上开有A偏心孔(61a)，A偏心孔(61a)上设有A键槽(61b)，A键槽(61b)用于放置A键(61)；B偏心轮(6b)上开有B偏心孔(62a)，B偏心孔(62a)上设有B键槽(62b)，B键槽(62b)用于放置B键(62)；驱动轴(6c)从上至下顺次套接有D滚动轴承(601)、A套筒(611)、A偏心轮(6a)、C套筒(613)、B套筒(612)、B偏心轮(6b)、A滚动轴承(602)，A偏心轮(6a)通过A键(61)卡合在驱动轴(6c)上，B偏心轮(6b)通过B键(62)卡合在驱动轴(6c)上；且D滚动轴承(601)置于上盖板(1a)的D轴孔(18)内，A滚动轴承(602)置于下底板(1c)的A轴孔(15)内；电机(5)安装在电机座(5a)上，电机座(5a)上开有通孔(55)，电机(5)的电机输出轴(56)穿过该通孔(55)后套接一联轴器，联轴器的另一端与驱动组件(6)的驱动轴(6c)连接，电机座(5a)通过四个支柱与基座(1)的上盖板(1a)的连接；四个支柱是指I支柱(51)、J支柱(52)、K支柱(53)、L支柱(54)；四杆平行组件(2)包括有大臂(21)、小臂(22)、A连杆(23)、B连杆(24)；小臂(22)为V字形，小臂(22)的一端开有长槽(225)，尾鳍(4)安装在长槽(225)内，另一端开有E销孔(222)，小臂(22)的中心开有D销孔(221)；大臂(21)的一端开有A销孔(213)，另一端开有M通孔(211)，M通孔(211)的外缘上设有C键槽(212)；A连杆(23)的一端开有B销孔(231)、另一端开有C销孔(232)；B连杆(24)的一端开有F销孔(243)，另一端开有N通孔(241)，N通孔(241)的外缘上设有D键槽(242)；大臂(21)一端的M通孔(211)套接在A传动轴(7a)的上端，且通过C键(711)与C键槽(212)的配合实现大臂(21)一端与A传动轴(7a)上端的连接，大臂(21)另一端通过A销钉(223)与A销孔(213)、D销孔(221)的配合，实现大臂(21)另一端与小臂(22)中心部位的连接；A连杆(23)一端通过C销钉(244)与B销孔(231)、F销孔(243)的配合，实现A连杆(23)一端与B连杆(24)一端的连接，A连杆(23)另一端通过B销钉(224)与C销孔(232)、E销孔(222)的配合，实现A连杆(23)另一端与小臂(22)一端的连接；B连杆(24)一端的N通孔(241)套接在B传动轴(7d)的下端，且通过F键(714)与D键槽(242)的配合实现B连杆(24)一端与B传动轴(7d)下端的连接，B连杆(24)另一端通过C销钉(244)与F销孔(243)、B销孔(231)的配合，实现B连杆(24)另一端与A连杆(23)另一端的连接；传动组件(7)包括有A传动轴(7a)、B传动轴(7d)、A齿轮(7b)、B齿轮(7c)、E滚动轴承(71)、C滚动轴承(72)、滚动轴承(73)、B滚动轴承(74)；在A传动轴(7a)的同一轴线上开有两个键槽，键槽内放置有C键(711)、D键(712)；在B传动轴(7d)的同一轴线上开有两个键槽，键槽内放置有E键(713)、F键(714)；传动组件(7)的A传动轴(7a)上从上到下顺次套接有E滚动轴承(71)、A衬垫(701)、B衬垫(702)、A齿轮(7b)、C衬垫(703)、C滚动轴承(72)；传动组件(7)的B传动轴(7d)上从上到下顺次套接有滚动轴承(73)、D衬垫(704)、B齿轮(7c)、E衬垫(705)、F衬垫(706)、B滚动轴承(74)。
2、 根据权利要求l所述的双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，其特征在于所述 基座(1)中的A轴孔(15)与D轴孔(18)保持在同一轴线上；B轴孔(16)、 C轴孔(17)、 E轴孔(19)保持在同一轴线上。
3、 根据权利要求l所述的双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，其特征在于驱动 组件(6)中的G键槽(6d)与F键槽(62c)的相位差角度-=45° 90° 。
4、 根据权利要求3所述的双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，其特征在于驱动 组件(6)中的G键槽(6d)与F键槽(62c)的相位差角度-=75° 。
5、 根据权利要求l所述的双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，其特征在于电机(5)、驱动组件(6)与导块组件(3)构成了一个传动单元，该传动单元用于将 电机(5)的转动转换为A滑块(31)、 B滑块(32)的直线运动，从而带动与A 齿条(33)啮合的A齿轮(7b)、 B齿条(34)啮合的B齿轮(7c)转动。
全文摘要
本发明公开了一种双凸轮式单自由度的机器鱼拍动机构，该拍动机构为机器鱼提供动力。其包括有基座(1)、平行四杆组件(2)、导块组件(3)、电机(5)、驱动组件(6)、传动组件(7)；电机(5)通过电机座(5a)安装在基座(1)的上盖板(1a)上；导块组件(3)的四支直线导轨安装在基座(1)的四个支撑座上；驱动组件(6)放置于导块组件(3)的弧形长方形孔内；传动组件(7)通过A传动轴(7a)、B传动轴(7d)安装在基座(1)的上盖板(1a)、连接板(1b)和下底板(1c)上；平行四杆组件(2)的大臂(21)连接在传动组件(7)的A传动轴(7a)上，平行四杆组件(2)的B连杆(24)连接在传动组件(7)的A传动轴(7a)、B传动轴(7d)上，平行四杆组件(2)的小臂(22)上连接有尾鳍(4)。本发明的拍动是由电机带动两个偏心轮运动，从而带动两个滑块沿导轨作直线运动，通过安装在滑块上的齿条与传动组件上的齿轮配合，实现了平行四杆组件的转动。
文档编号B63H1/00GK101318546SQ20081011200
公开日2008年12月10日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者力 文, 梁建宏, 王田苗, 郭欲晓 申请人:北京航空航天大学