一种仿生划水推进装置及水下机器人

本发明涉及机器人，尤其涉及一种仿生划水推进装置及水下机器人。

背景技术：

1、随着科技的不断进步，机器人行业发展迅速，应用到了人们生活工作的各个相关领域，起到了替代人工完成工作的作用。水下仿生机器人作为一个水下高技术仪器设备的集成体，在军事、民用、科研等领域体现出广阔的应用前景和巨大的潜在价值。

2、现有技术cn115071934a提供一种基于扑翼推进的新型水下机器人，现有技术中划水推进机器人主要采用驱动器和划水机构之间刚性连接，导致需要通过降低回程时的摆动频率，减小回程阻力，这就使得机器人的推进效率大大降低，难以达到类似生物较高的划水推进频率。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中划水推进机器人主要采用驱动器和划水机构之间刚性连接，导致需要通过降低回程时的摆动频率，减小回程阻力，这就使得机器人的推进效率大大降低，难以达到类似生物较高的划水推进频率的问题，本发明提出一种仿生划水推进装置及水下机器人。

2、本发明通过以下技术方案实现的：

3、一种仿生划水推进装置，其中，所述仿生划水推进装置包括：

4、壳体，所述壳体包括头端和尾端；

5、桨舵模块，所述桨舵模块设置在所述壳体的头端，所述桨舵模块包括舵片，所述舵片驱动转动设置在所述壳体的外侧；

6、推进模块，所述推进模块设置在所述壳体的尾端，所述推进模块包括：

7、驱动器，所述驱动器固定设置在所述壳体内部，所述驱动器上轴驱动设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮的外侧环周阵列设置有若干卡齿组；

8、桨板，所述桨板的一端定位转动设置在所述壳体内部，且与所述卡齿组啮合适配，另一端贯穿至所述壳体外侧，所述桨板与所述壳体弹性连接。

9、所述的仿生划水推进装置，其中，所述桨板包括：

10、游泳足，所述游泳足的一端设置有齿轮连杆，所述齿轮连杆定位转动设置，所述齿轮连杆的外侧环周设置有滚齿，所述滚齿与所述卡齿组啮合适配；所述游泳足的另一端朝向所述壳体的长度方向的中心轴一侧设置有第一让位槽；

11、第一连杆，所述第一连杆的一端转动设置在所述第一让位槽内，所述第一连杆的另一端朝向所述壳体的长度方向的中心轴一侧设置有第二让位槽；

12、第二连杆，所述第二连杆的一端转动设置在所述第二让位槽内，所述第二连杆的另一端设置有桨片组件；

13、所述游泳足与所述第一连杆转动连接的位置对应设置有第一弹性件；

14、所述第一连杆与所述第二连杆转动连接的位置对应设置有第二弹性件。

15、所述的仿生划水推进装置，其中，所述推进模块设置有两组，两组所述推进模块沿所述壳体长度方向的中心轴镜像设置；

16、所述壳体包括可拆卸设置在内部的固定座，两个所述驱动器间隔预定距离嵌合设置在所述固定座内；

17、所述推进模块包括固定板，所述固定板与所述固定座固定连接，所述齿轮连杆转动设置在所述固定座与所述固定板之间的位置上。

18、所述的仿生划水推进装置，其中，所述固定座与所述固定板之间设置有若干支撑柱，若干所述支撑柱的两端分别与所述固定座和所述固定板固定连接；

19、若干所述支撑柱中，两个所述支撑柱设置在对应两个所述游泳足之间的位置处，所述支撑柱的外侧设置有减震橡胶圈，所述减震橡胶圈设置的位置与所述游泳足的位置对应。

20、所述的仿生划水推进装置，其中，所述齿轮连杆上转动套设有扭簧支撑柱，所述扭簧支撑柱的外侧定位套设有扭转弹簧；

21、所述扭转弹簧的一端固定设置在所述游泳足上，所述扭转弹簧的另一端设置有扭簧挡块，所述扭簧挡块嵌合固定设置在所述固定座上。

22、所述的仿生划水推进装置，其中，所述桨片组件包括：

23、上桨片，所述上桨片与所述第二连杆的一侧固定连接；

24、下桨片，所述下桨片与所述第二连杆的另一侧弹性连接；

25、所述上桨片与所述下桨片设置在同一平面内，且所述上桨片与所述下桨片所在的平面与所述齿轮连杆的中心轴平行设置。

26、所述的仿生划水推进装置，其中，所述桨舵模块包括舵机，所述舵机固定设置在所述壳体内部，所述舵机用于驱动所述舵片转动；

27、所述仿生划水推进装置还包括控制模块，所述控制模块包括蓄电池和运动控制板；

28、所述蓄电池与所述舵机和所述驱动器电路连接；

29、所述运动控制板与所述舵机和所述驱动器信号连接。

30、所述的仿生划水推进装置，其中，所述壳体内部设置有密封舱，所述蓄电池和所述运动控制板密封设置在所述密封舱内。

31、所述的仿生划水推进装置，其中，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体的对应面相互适配，所述第一壳体与所述第二壳体螺栓连接；

32、所述第一壳体和所述第二壳体的外侧沿预定弧度光滑设置；

33、所述第二壳体上对应所述桨板设置的位置设置有滑槽，所述滑槽镂空设置。

34、一种水下机器人，其中，所述水下机器人包括上述中任意一项所述的仿生划水推进装置。

35、本发明的有益效果在于：本发明通过在驱动齿轮的外侧阵列设置卡齿组，使卡齿组与桨板存在啮合驱动和自由滑动两种状态，当驱动齿轮驱动桨板转动时积蓄弹性势能，当桨板与驱动齿轮解除啮合时在弹性作用下形成冲程划水，一个驱动齿轮转动周期下对桨板进行多次驱动，形成仿照龙虱后足的摆动效果，相较现有技术具有更好的操控性和游动效率。

技术特征：

1.一种仿生划水推进装置，其特征在于，所述仿生划水推进装置包括：

2.根据权利要求1所述的仿生划水推进装置，其特征在于，所述桨板包括：

3.根据权利要求2所述的仿生划水推进装置，其特征在于，所述推进模块设置有两组，两组所述推进模块沿所述壳体长度方向的中心轴镜像设置；

4.根据权利要求3所述的仿生划水推进装置，其特征在于，所述固定座与所述固定板之间设置有若干支撑柱，若干所述支撑柱的两端分别与所述固定座和所述固定板固定连接；

5.根据权利要求3所述的仿生划水推进装置，其特征在于，所述齿轮连杆上转动套设有扭簧支撑柱，所述扭簧支撑柱的外侧定位套设有扭转弹簧；

6.根据权利要求2所述的仿生划水推进装置，其特征在于，所述桨片组件包括：

7.根据权利要求1所述的仿生划水推进装置，其特征在于，所述桨舵模块包括舵机，所述舵机固定设置在所述壳体内部，所述舵机用于驱动所述舵片转动；

8.根据权利要求7所述的仿生划水推进装置，其特征在于，所述壳体内部设置有密封舱，所述蓄电池和所述运动控制板密封设置在所述密封舱内。

9.根据权利要求1所述的仿生划水推进装置，其特征在于，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体的对应面相互适配，所述第一壳体与所述第二壳体螺栓连接；

10.一种水下机器人，其特征在于，所述水下机器人包括上述权利要求1-9中任意一项所述的仿生划水推进装置。

技术总结
本发明公开了一种仿生划水推进装置及水下机器人，其中，该仿生划水推进装置包括：壳体；设置在壳体头端的桨舵模块，包括舵片，舵片驱动转动设置在壳体的外侧；设置在壳体的尾端的推进模块，推进模块包括驱动器和桨板，驱动器上有外侧环周阵列设置有若干卡齿组驱动齿轮；桨板一端定位转动且弹性连接在壳体内，另一端贯穿至壳体外侧。本发明通过在驱动齿轮的外侧阵列设置卡齿组，使卡齿组与桨板存在啮合驱动和自由滑动两种状态，当驱动齿轮驱动桨板转动时积蓄弹性势能，当桨板与驱动齿轮解除啮合时在弹性作用下形成冲程划水，一个驱动齿轮转动周期下对桨板进行多次驱动，形成仿照龙虱后足的摆动效果，相较现有技术具有更好的操控性和游动效率。

技术研发人员：徐耀辉,余府睿,何凯,高新义,左启阳
受保护的技术使用者：中国科学院深圳先进技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29