一种水下仿生机器人咬合机构的制作方法

本发明设计了一种水下仿生机器人咬合机构，可适用于仿生鲸鱼、海豚、鲨鱼等水下仿生机器人咬合机构设计，属于仿生机器人研制领域。

背景技术：

传统水下仿生机器人咬合机构是由电机、转轴、上颚与下颚组成，但，市面现有电机防水性能较低，且控制相对复杂。如采用密封胶圈等动密封方式，不仅增加了设计难度，而且存在胶圈老化失效，可靠性较低等问题。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种水下仿生机器人咬合机构，解决了传统设计存在的结构复杂、防腐性能差、可靠性低等问题。

本发明技术方案如下：

一种水下仿生机器人咬合机构，包括仿形上颚壳体、仿形下颚壳体、浮力体和推拉旋转机构；浮力体分别粘接在仿形上颚壳体和仿形下颚壳体的空腔内组成仿形上颚壳体组件和仿形下颚壳体组件；

所述的推拉旋转机构，包括推拉电磁铁、连杆、销轴、旋转轴、轴承座和轴承，推拉电磁铁与仿形上颚壳体固定在一起，推拉电磁铁通过销轴及连杆与旋转轴连接，旋转轴上装有两个轴承，旋转轴穿过轴承座与仿形下颚壳体连接，轴承座安装在仿形上颚壳体上，压块固定在仿形下颚壳体上将旋转轴的两端压紧固定，达到仿形下颚壳体组件绕旋转轴与仿形上颚壳体产生旋转运动。

所述的推拉电磁铁，包括线圈、铁芯和复位弹簧，线圈缠绕在铁芯的一端，铁芯的另一端套装复位弹簧，所述的线圈和铁芯均经过注塑处理。

所述的推拉电磁铁的线圈在断电状态时，铁芯上的复位弹簧提供推力，推力通过连杆传递到旋转轴，使旋转轴获得顺时针力矩，到达闭合状态。

所述的推拉电磁的线圈在通电状态时，线圈产生吸力，铁芯在吸力的作用下，克服复位弹簧的推力，同时拖动连杆，使旋转轴逆时针运动，达到开启状态。

本发明的优点效果如下：

本发明采用推拉电磁铁提供驱动力，通过连杆机构将直线运动转换成旋转运动，并且可通过调节推拉电磁铁的参数，选择适当的咬合力量，同时，推拉电磁铁铁芯上安装有弹簧，可通过选择合适的弹簧，设定预紧力，避免下颚壳体在水流阻力等外力作用下张开。推拉电磁铁的线圈和铁芯本身并不具备防水、防腐蚀等功能，采用注塑的工艺方法，将磁铁线圈、铁芯分别进行注塑，至此，推拉电磁铁具备防水、防腐蚀的功效，且具备一定的耐压能力，相比电机驱动方式可靠性更高、结构更简单。

附图说明

图1为本发明使用状态的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3a为本发明的内部结构示意图。

图3b为图3a的侧面结构示意图。

图4a、4b为本发明推拉旋转机构的结构示意图。

图中，1.仿形上颚壳体组件，2.仿形下颚壳体组件，3.推拉旋转机构，4.仿形上颚壳体，5.仿形下颚壳体，6.浮力体），7.旋转轴，8.推拉电磁铁，9.轴承座，10.压块，11.轴承，12.线圈，13.铁芯，14.复位弹簧，15.连杆，16.销轴。

具体实施方式

以下参照附图，结合具体实施例，想起描述本发明。

实施例

如图所示，一种水下仿生机器人咬合机构，包括仿形上颚壳体4、仿形下颚壳体5、浮力体6和推拉旋转机构3；仿形上颚壳体4和仿形下颚壳体5由尼龙材料制成，密度较轻；浮力体6分别粘接在仿形上颚壳体4和仿形下颚壳体5的空腔内组成仿形上颚壳体组件1和仿形下颚壳体组件2；浮力体主要根据总体需求，选择适当尺寸，提供浮力，使总体达到平衡状态，提供适当的浮力，使整体在水中达到平衡状态，同时，仿形下颚壳体5内部粘接的浮力体6，不仅可以给整体提供浮力，产生的浮力也克服仿形下颚壳体5在水中的重力，使下颚壳体组件2在水中达到悬浮状态，减小负载。

所述的推拉旋转机构，包括推拉电磁铁8、连杆15、销轴16、旋转轴7、轴承座9和轴承11，推拉电磁铁8与仿形上颚壳体4固定在一起，推拉电磁铁8通过销轴16及连杆15与旋转轴7连接，旋转轴7上装有两个轴承11，旋转轴7穿过轴承座9与仿形下颚壳体5连接，轴承座9安装在仿形上颚壳体4上，压块10固定在仿形下颚壳体5上将旋转轴7的两端压紧固定，达到仿形下颚壳体组件绕旋转轴与仿形上颚壳体产生旋转运动。

所述的推拉电磁铁8，包括线圈12、铁芯13和复位弹簧14，线圈12缠绕在铁芯13的一端，铁芯13的另一端套装复位弹簧14，所述的线圈12和铁芯13均经过注塑处理，具备了防水、防腐功能，可在淡水、海水等环境下使用。

推拉电磁铁8上的线圈12通过4个gb/t701m4×10螺钉固定在仿形上颚壳体组件1上，同时，铁芯13和旋转轴7分别通过销轴16与连杆15连接在一起，形成铰链，其中销轴16直径φ3mm。

所述的复位弹簧14提供充足的预紧力，保证仿形下颚壳体组件2在水流冲击下，不会打开。

所述的推拉电磁铁的线圈在断电状态时，铁芯上的复位弹簧提供推力，推力通过连杆传递到旋转轴，使旋转轴获得顺时针力矩，到达闭合状态。

所述的推拉电磁的线圈在通电状态时，线圈产生吸力，铁芯在吸力的作用下，克服复位弹簧的推力，同时拖动连杆，使旋转轴逆时针运动，达到开启状态。

所述的旋转轴7装有两组轴承11，轴承11选用316l材质6000深沟球轴承，分别安装在两个轴承座9上，轴承座9固定在仿形上颚壳体组件1上，形成铰链连接。

压块10与仿形下颚壳体组件2通过8个gb/t701m3×10螺钉固定在一起，将旋转轴7两端压紧，保证仿形下颚壳体组件2可随旋转轴7一起转动。

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，以上所述是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换，均属于本发明的保护范围之内。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种水下仿生机器人咬合机构，包括仿形上颚壳体、仿形下颚壳体、浮力体和推拉旋转机构；浮力体分别粘接在仿形上颚壳体和仿形下颚壳体的空腔内组成仿形上颚壳体组件和仿形下颚壳体组件。本发明结构简单，且可行性很高。同时，可根据设计需求改变推拉电磁铁参数调整咬合力度，电磁铁经过防腐处理后，可在淡水、海水等恶劣环境中工作，具有很高的可靠和环境适应性。

技术研发人员：高存强;王宝新;洪洋;回志姗;汤银龙;刘俭佳;韩冬;许守骏;杨永庆;曲凯
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：2019.03.04
技术公布日：2019.05.21