一种仿生摆动装置的制作方法

1.本实用新型属于仿生水下机器人技术领域，特别涉及一种仿生摆动装置。


背景技术：

2.从20世纪初，科研人员已经开始关注鱼类的游动机理，同时希望鱼类的游动能力能引入人造水下装置研究中心。到20世纪90年代，随着仿生学、材料科学、智能控制等学科的快速发展，有很多水下仿生机器设备相继研制成功。研究人员对于仿生水下机器装置的探索和研究，进入了全新的时期。
3.目前，随着科技的发展，对仿生鱼尾的研究已经日趋成熟，仿生鱼尾在电机的驱动作用下，可以通过左右摆动推动整体向前游动，但是，类似于海豚的哺乳动物的尾部和鱼类并不相同，海豚的尾部采用上下摆动的方式，同时根据其摆动的位置决定海豚的上浮或下潜，从而调节姿态，而鱼类则是通过其体内的鱼瞟实现上浮下潜，因此，海豚相对比鱼类具有更灵活的游动方式。
4.但是，现有的技术研究中，无法在同一动力单元里实现摆动的调频和调幅，从而降低了水下仿生机器人的操控性和灵活性。


技术实现要素：

5.本实用新型提出一种仿生摆动装置，解决了上述问题。
6.本实用新型的技术方案是这样实现的：一种仿生摆动装置，包括：
7.刚性壳体，其内设置有动力装置；
8.随动盘，设置于刚性壳体内，并和动力装置之间连接设置；
9.柔性尾鳍，包括输出杆和摆动架，其中输出杆贯穿刚性壳体设置，摆动架设置于刚性壳体的外侧，并和输出杆的两端相连接；
10.连接柱，为可伸缩设置，连接柱的一端设置有第一连接部，另一端设置有第二连接部，第一连接部和随动盘之间相铰接，并沿随动盘的径向移动设置，第二连接部和输出杆之间转动连接设置。
11.动力装置同于驱使随动盘转动，随动盘在转动的作用下，带动第一连接部进行转动，在连接柱的连接作用下，第二连接部推动输出杆分别进行顺时针和逆时针的转动，摆动架在输出杆自转的作用下，实现了上下摆动，随动盘转动一周，即为摆动架上下摆动一个往复。
12.由于第一连接部可沿随动盘的径向进行移动，连接柱根据第一连接部和第二连接部之间的距离进行伸缩调节，当第一连接部和第二连接部之间的距离较近时，连接柱为缩短状态，此时在随动盘的转动作用下，摆动架的摆幅较小，当第一连接部和第二连接部之间的距离较远时，连接柱为伸长状态，此时在随动盘的转动作用下，摆动架的摆幅较大，从而根据第一连接部位置的调整，实现了对尾部摆动幅度的调节。
13.通过控制随动盘的转动情况即可进行尾部摆动位置的调节，例如，当控制随动盘
转动四分之一圈时，朝向其相反的方向转动，即可实现在上方或下方进行往复摆动的效果，随动盘的转动情况由动力装置进行调节。
14.作为一种优选的实施方式，刚性壳体内设有腔室，动力装置包括伺服电机，伺服电机设置于该腔室的前端，伺服电机的输出轴和随动盘之间固定连接，随动盘随输出轴的转动而转动，输出杆位于腔室的后端，并和刚性壳体之间轴承连接设置。
15.作为一种优选的实施方式，随动盘的侧壁固定设置有位置调节电机，位置调节电机的连接设置有导电滑环，位置调节电机靠近随动盘的边缘处设置，位置调节电机的端部连接设置有螺杆，螺杆沿随动盘的径向方向设置，螺杆的外侧套设有滑块，滑块的内壁和螺杆之间螺纹连接设置，滑块和第一连接部相铰接。
16.当需要调整尾部的摆幅时，位置调节电机工作，螺杆进行转动，滑块随螺杆的转动进行位置的移动，当滑块位于靠近随动盘边缘处的位置时，随着随动盘的转动，第一连接部随之运动的圆周路线较长，从而带动输出杆的自转角度较大，摆动架的摆幅既而较大；当滑块位于靠近随动盘中心点的位置时，随着随动盘的转动，第一连接部随之运动的圆周路线较短，从而带动输出杆的自转角度较小，摆动架的摆幅既而较小。
17.作为一种优选的实施方式，滑块的侧壁外表面向内凹陷设置有限位槽，第一连接部铰接于限位槽内。
18.作为一种优选的实施方式，连接柱包括第一柱体和第二柱体，第一柱体的端部套设于第二柱体的端部外侧，第一柱体和滑块之间通过第一连接部相铰接，第二柱体和输出杆之间通过第二连接部转动连接。
19.第一连接部固定设置于第一柱体的端部，第二连接部固定设置于第二柱体的端部，当滑块在螺杆转动的作用下进行位置移动时，第一柱体于第二柱体内进行移动，从而实现了连接柱的伸缩效果，第一柱体和第二柱体之间的连接关系为现有技术中的常用技术手段，因此此处不再做过多的赘述。
20.作为一种优选的实施方式，输出杆对应第二连接部位置处开设有输出孔，输出孔沿输出杆的径向设置，第二连接部位于输出杆的输出孔内，第二连接部内设置有插销，插销的两端和输出杆之间分别固接有推力轴承和深沟球轴承。
21.随动盘进行转动时，连接柱通过第一连接部随着随动盘进行转动，连接柱的转动过程中带动第二连接部围绕输出孔内的插销转动，同时第二连接部带动输出杆进行自转，随动盘转动四分之一圈的距离时，连接柱和第二连接部带动输出杆向一个方向进行摆动，随动盘再转动四分之一圈时，连接柱和第二连接部带动输出杆逐渐向反方向进行摆动，随动盘再转动四分之一圈时，连接柱和第二连接部带动输出杆逐渐向第一个方向进行摆回运动，随动盘再转动最后的四分之一圈时，连接柱和第二连接部带动输出杆逐渐向反方向进行摆动，随动盘转动一圈时，输出杆即可摆动一个来回，从而使输出杆以自身的轴向线为中心进行连续的往复转动，输出杆带动摆动架进行连续的往复运动，摆动架连续运动时，即可实现尾部连续摆动的效果。
22.采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：
23.1、本实用新型通过伺服电机带动随动盘转动，第一连接部跟随随动盘进行圆周运动，在连接柱的连接作用下，第二连接部带动输出杆沿其轴线方向进行自转，从而实现了摆动架的移动，即尾部连续上下摆动的效果。
24.2、本实用新型通过位置调节电机驱动螺杆转动，滑块在螺杆上进行位置移动，从而使第一连接部沿随动盘的径向进行移动，当移动至靠近随动盘的中心点位置时，尾部的摆幅变小，当移动至靠近随动盘的边缘处位置时，尾部的摆幅变大，从而实现了尾部摆幅大小调节的效果。
25.3、本实用新型通过伺服电机的正反转，控制随动盘转动的角度，从而实现了限制尾部于某一位置进行连续摆动，进而实现了刚性壳体的上浮和下潜。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型的结构示意图；
28.图2为本实用新型的内部结构示意图；
29.图3为摆幅调节装置的结构示意图；
30.图4为摆幅调节装置的另一结构示意图。
31.图中，1-刚性壳体；2-随动盘；3-动力装置；4-柔性尾鳍；5-连接柱；6-第一连接部；7-第二连接部；8-摆幅调节装置；40-输出杆；41-摆动架；42-输出孔；43-插销；50-第一柱体；51-第二柱体；80-位置调节电机；81-螺杆；82-滑块；83-限位槽。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.根据图1至图4所示，一种仿生摆动装置，包括：
34.刚性壳体1，其内设置有动力装置3；
35.随动盘2，设置于刚性壳体1内，并和动力装置3之间连接设置；
36.柔性尾鳍4，包括输出杆40和摆动架41，其中输出杆40贯穿刚性壳体1设置，摆动架41设置于刚性壳体1的外侧，并和输出杆40的两端相连接；
37.连接柱5，为可伸缩设置，连接柱5的一端设置有第一连接部6，另一端设置有第二连接部7，第一连接部6和随动盘2之间相铰接，并沿随动盘2的径向移动设置，第二连接部7和输出杆40之间转动连接设置。
38.动力装置3同于驱使随动盘2转动，随动盘2在转动的作用下，带动第一连接部6进行转动，在连接柱5的连接作用下，第二连接部7推动输出杆40分别进行顺时针和逆时针的转动，摆动架41在输出杆40自转的作用下，实现了上下摆动，随动盘2转动一周，即为摆动架41上下摆动一个往复。
39.由于第一连接部6可沿随动盘2的径向进行移动，连接柱5根据第一连接部6和第二连接部7之间的距离进行伸缩调节，当第一连接部6和第二连接部7之间的距离较近时，连接
柱5为缩短状态，此时在随动盘2的转动作用下，摆动架41的摆幅较小，当第一连接部6和第二连接部7之间的距离较远时，连接柱5为伸长状态，此时在随动盘2的转动作用下，摆动架41的摆幅较大，从而根据第一连接部6位置的调整，即支点的调节，实现了对尾部摆动幅度的调节。
40.通过控制随动盘2的转动情况即可进行尾部摆动位置的调节，例如，当控制随动盘2转动四分之一圈时，朝向其相反的方向转动，即可实现在上方或下方进行往复摆动，随动盘2的转动情况由动力装置3进行调节。
41.刚性壳体1内设有腔室，动力装置3包括伺服电机，伺服电机设置于该腔室的前端，伺服电机的输出轴和随动盘2之间固定连接，输出轴中空设置，输出杆40位于腔室的后端，并和刚性壳体1之间轴承连接设置。随动盘2随输出轴的转动而转动。
42.随动盘2的侧壁固定设置有位置调节电机80，位置调节电机80连接设置有导电滑环，其导电线从中空的输出轴导出，位置调节电机80靠近随动盘2的边缘处设置，位置调节电机80的端部连接设置有螺杆81，螺杆81沿随动盘2的径向方向设置，螺杆81的外侧套设有滑块82，滑块82的内壁和螺杆81之间螺纹连接设置，滑块82和第一连接部6相铰接。
43.当需要调整尾部的摆幅时，位置调节电机80工作，螺杆81进行转动，滑块82随螺杆81的转动进行位置的移动，当滑块82位于靠近随动盘2边缘处的位置时，随着随动盘2的转动，第一连接部6随之运动的圆周路线较长，从而带动输出杆40的自转角度较大，摆动架41的摆幅既而较大；当滑块82位于靠近随动盘2中心点的位置时，随着随动盘2的转动，第一连接部6随之运动的圆周路线较短，从而带动输出杆40的自转角度较小，摆动架41的摆幅既而较小。
44.滑块82的侧壁外表面向内凹陷设置有限位槽83，第一连接部6铰接于限位槽83内，从而实现了第一连接部6和滑块82之间的铰接效果。
45.连接柱5包括第一柱体50和第二柱体51，第二柱体51的端部套设于第一柱体50的端部外侧，第一柱体50和滑块82之间通过第一连接部6相铰接，第二柱体51和输出杆40之间通过第二连接部7转动连接。
46.第一连接部6固定设置于第一柱体50的端部，第二连接部7固定设置于第二柱体51的端部，当滑块82在螺杆81转动的作用下进行位置移动时，第一柱体50于第二柱体51内进行移动，从而实现了连接柱5的伸缩效果，第一柱体50和第二柱体51之间的连接关系为现有技术中的常用技术手段，因此此处不再做过多的赘述。
47.输出杆40对应第二连接部7位置处开设有输出孔42，输出孔42沿输出杆40的径向设置，第二连接部7位于输出杆40的输出孔42内，第二连接部7内设置有插销43，插销43的两端分别和输出杆之间固接有推力轴承和深沟球轴承。
48.随动盘2进行转动时，连接柱5通过第一连接部6随着随动盘2进行转动，连接柱5的转动过程中带动第二连接部7围绕输出孔42内的插销43转动，同时第二连接部7带动输出杆40进行自转，随动盘2转动一圈时，输出杆40即可摆动一个来回，输出杆40以自身的轴向线为中心进行连续的往复转动，输出杆40带动摆动架41进行连续的往复运动，摆动架41连续运动时，即可实现尾部连续摆动的效果。
49.本实用新型通过伺服电机带动随动盘2转动，第一连接部6跟随随动盘2进行圆周运动，在连接柱5的连接作用下，第二连接部7带动输出杆40沿其轴线方向进行自转，从而实
现了摆动架41的移动，即尾部连续上下摆动的效果。
50.本实用新型通过位置调节电机80驱动螺杆81转动，滑块82在螺杆81上进行位置移动，从而使第一连接部6沿随动盘2的径向进行移动，当移动至靠近随动盘2的中心点位置时，尾部的摆幅变小，当移动至靠近随动盘2的边缘处位置时，尾部的摆幅变大，从而实现了尾部摆幅大小调节的效果。
51.本实用新型通过电机的正反转，控制随动盘2转动的角度，从而实现了限制尾部于某一位置进行连续摆动，进而实现了刚性壳体1的上浮和下潜。关于限制尾部于某一位置进行连续摆动的实现过程，可参照申请号为202210434609.4的发明专利，伺服电机的一侧连接设置有磁铁盘，同时刚性壳体1内设置有磁编码器，磁编码器和磁铁盘同轴设置，在工作过程中，磁铁盘相对于磁编码器转动，磁编码器记录磁铁盘的转动角度，并通过伺服电机的正反启停转动，精确控制柔性尾鳍于某一位置进行连续摆动，实现刚性壳体1的上浮和下潜。
52.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
53.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。