一号电源21、一号控制器22和活动支架15 ; —号电源21安装在下壳体I固定位上，一号舵机7安装于上壳体2固定位上，二号舵机8与一号舵机7连接，二者输出轴线相互垂直，两个舵机分别控制活动支架15在水平面和垂直面内转动，改变尾鳍17摆动中心在空间的位置，实现转弯和升潜等机动性能所需要的不同的尾鳍17摆动方向和摆动运动域。
[0028]具体工作过程如下:
[0029]当机器鱼以鰺科模式水平推进的时候，伺服电机3输出转矩带动行星架6旋转，行星架6驱动行星轮10产生公转，行星轮10在太阳轮9的约束作用下产生自转，进而使外接盘11上球副(包括球碗12和球头13)的运动中心沿其所在太阳轮9的分度圆直径作往复直线运动，伸缩连杆14左端与球头12固连，右端与三号舵机18固定连接，中间以橡胶19限制伸缩连杆13的局部自由度，使尾鳍17摆动，三号舵机18调整尾鳍17的击水角度，保证有效击水角度。
[0030]所述机动控制机构包括一号舵机7、二号舵机8、一号电源21、一号控制器22和活动支架15 ; —号电源21安装在下壳体I固定位上，一号舵机7安装于上壳体2固定位上，二号舵机8与一号舵机7连接，二者输出轴线相互垂直，两个舵机分别控制活动支架15在水平面和垂直面内转动，改变尾鳍17摆动中心在空间的位置，实现转弯和升潜等机动性能所需要的不同的尾鳍17摆动方向和摆动运动域。
[0031]具体工作过程如下:
[0032]当机器鱼以鰺科模式水平推进的时候，伺服电机3输出转矩带动行星架6旋转，行星架6驱动行星轮10产生公转，行星轮10在太阳轮9的约束作用下产生自转，进而使外接盘11上球副(包括球碗12和球头13)的运动中心沿其所在太阳轮9的直径作往复直线运动，伸缩连杆14左端与球头12球副连接，右端与尾鳍17球副连接，中间以橡胶19限制伸缩连杆的局部自由度，使尾鳍17摆动，三号舵机18调整尾鳍17的击水角度，保证有效击水角度。
[0033]当机器鱼以鰺科模式推进需要进行左转弯机动时，二号舵机8接收一号控制器21的指令带动活动支架15绕在水平面内逆时针转动一定角度，进而使尾鳍17摆动中心逆时针转动一定角度，使尾鳍17在机器鱼前进方向上右侧摆动的幅度大于左侧摆动的幅度，使整个机器鱼在一个运动周期中前进方向受到的右侧向力大于左侧向力，进而使机器鱼向前进方向左侧机动；同理，二号舵机8顺时针旋，带动活动支架15在水平面内顺时针旋转一定角度，现机器鱼向前进方向右转弯机动。
[0034]当以鰺科模式推进需要进行升潜时，一号舵机7接收一号控制器21的指令使其垂直于水平面的输出轴逆时针旋转，最终带动二号舵机8和活动支架15 —起垂直于水平面向上旋转，使尾鳍17摆动中心上移，使尾鳍产生沿前进方向的推进力和垂直于水平面向下的分力，从而使机器鱼下潜；同理，一号舵机7顺时针旋转可带动二号舵机8和活动支架15 —起垂直于水平面向下旋转，从而实现机器鱼上浮。
[0035]当机器鱼从鰺科模式转变为海豚模式时，位于行星轮10内部的二号控制器控制四号舵机27带动外接盘11旋转90°，使球副(包括球碗11和球头12)的运动路径由平行于水平面运动转变为垂直于水平面运动，使尾鳍17由左右摆动转变为上下拍动，相应地用三号舵机17带动尾鳍17旋转90°以调整尾鳍17击水角，从而从鰺科推进模式转变为海豚推进模式。
[0036]海豚推进模式机动控制方法与鰺科推进模式类似，二号舵机8逆时针旋转带动活动支架15在水平面内旋转一定角度，从而实现机器鱼前进方向左拐弯，反之，实现其右拐弯；一号舵机7逆时针旋转带动二号舵机8及活动支架15在垂直于水平面内向下转动，从而实现机器鱼下潜，反之，实现上浮。
【主权项】
1.一种空间机动尾摆推进装置，其特征在于，由壳体、K-H-V型直线型内摆线行星传动装置、行星盘外接盘转动装置、空间球副杆系、尾鳍方向控制机构和机动控制机构组成； 所述壳体由下壳体(I)和上壳体(2)连接而成； 所述K-H-V型直线型内摆线行星传动装置包括总电源(30)、伺服电机(3)、联轴器(4)、行星架(6)、行星轮(10)和太阳轮(9);所述总电源(30)、伺服电机(3)均与下壳体⑴固连，伺服电机(3)输出轴通过联轴器(4)与行星架(6)连接并提供转矩，所述行星轮(10)安装在行星架(6)的输出轴上，行星轮(10)与行星架(6)的输出轴之间通过轴承(23)连接，行星架(6)带动行星轮(10)公转，所述行星轮(10)与固定在下壳体(I)上的太阳轮(9)内啮合，使行星轮(10)产生自转； 所述空间球副杆系包括球头(13)、伸缩连杆(14)、压紧圈(20)、橡胶(19);所述球头(13)固连在外接盘(11)上位于行星轮(10)分度圆圆周上，所述伸缩连杆(14)的一端与球头(13)采用固定连接； 所述尾鳍方向控制机构包括三号舵机(18)和尾鳍(17)，所述三号舵机(18)的输出盘与尾鳍(17)固连，所述三号舵机(18)与伸缩连杆(14)固连； 所述机动控制机构包括一号舵机(7)、二号舵机(8)、一号电源(21)、一号控制器(22)和活动支架(15);所述一号电源(21)安装在下壳体⑴的固定位上，一号舵机(7)安装于上壳体(2)的固定位上，所述二号舵机(8)与一号舵机(7)的输出盘连接，所述二号舵机(8)的输出轴线与一号舵机(7)的输出轴线相互垂直；所述二号舵机(8)的输出盘为水平设置，所述二号舵机(8)控制活动支架(15)在水平面内转动，所述一号舵机(7)控制活动支架(15)在垂直面内转动；所述活动支架(15)由上杆和下杆组成，所述上杆和下杆的后端之间通过固定板(16)固定连接，所述固定板(16)通过设有压紧圈(20)压紧的橡胶(19)与伸缩连杆(14)靠近尾鳍(17)部分连接，所述上杆的前端连接二号舵机(8)的输出盘，所述下杆的左端与下壳体(I)球铰接连接。
2.根据权利要求1所述的一种空间机动尾摆推进装置，其特征在于，还包括行星盘外接盘转动装置，所述行星盘外接盘转动装置包括二号电源(25)、二号控制器(26)、压紧盖(28)和四号舵机(27);所述行星轮(10)内部设置有二号电源(25)和二号控制器(26)，所述压紧盖(28)为圆形，所述压紧盖(28)与行星轮(10)的后端面固定连接，所述压紧盖(28)上安装的四号舵机(27)，所述四号舵机(27)的输出盘与外接盘(11)同轴线固连。
3.根据权利要求1或2所述的一种空间机动尾摆推进装置，其特征在于，所述行星轮(10)的分度圆直径为太阳轮(9)分度圆直径的二分之一。
4.根据权利要求1或2所述的一种空间机动尾摆推进装置，其特征在于，还包括控制系统，控制系统由遥控端、接收端和总控制器组成，所述遥控端的命令通过无线信号发射，所述接收端接收遥控端的无线信号，并将无线信号传给总控制器，所述总控制器连接一号控制器(22)和二号控制器(26)，并将遥控端的命令传给一号控制器(22)和二号控制器(26)。
5.根据权利要求1或2所述的一种空间机动尾摆推进装置，其特征在于，所述下壳体(I)和上壳体(2)组成的壳体前端成纺锤状或椭球状。
6.根据权利要求1或2所述的一种空间机动尾摆推进装置，其特征在于，所述壳体为密闭的空间，所述伺服电机(3)、一号电源(21)、一号控制器(22)、二号电源(25)、二号控制器(26)和总电源(30)设于密闭的壳体内。
7.根据权利要求1或2所述的一种空间机动尾摆推进装置，其特征在于，所述一号电源(21)和二号电源(25)为6V。
【专利摘要】本实用新型公开了一种空间机动尾摆推进装置，包括K-H-V型直线型内摆线行星轮系、行星盘外接盘转动装置、空间球副杆系、机动控制机构及尾鳍方向控制机构。K-H-V型直线型内摆线行星轮系和空间球副杆系综合作用实现机器鱼尾部的摆动/拍动；行星盘外接盘转动装置带动行星盘转动，通过改变行星轮上的运动输出点在行星轮分度圆上的位置变换尾鳍连杆摆动/拍动的运动方向；机动控制机构带动活动机架旋转，实现机器鱼转弯机动和升潜；尾鳍方向控制机构控制尾鳍的击水角度，使尾鳍保持最佳击水角度。本实用新型实现鯵科模式和海豚模式游动自由切换，机构原理与结构组成简单，尾鳍运动无急回，适合应用为水下自动航行器的动力装置。
【IPC分类】B63H1-36
【公开号】CN204606179
【申请号】CN201520173797
【发明人】王淑妍, 王新国, 朱君, 唐文献, 朱永梅, 李钦奉
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月25日