一种级联扑展推动机构的制作方法

本实用新型属于涉水机器人领域，具体涉及一种类似水母结构的级联扑展推动机构。

背景技术：
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仿生水下推进装置，是一种参考水下仿生原型(如鱼、海龟等)开发设计出来的机械系统，具有高效静音等特点，有望取代部分现有的螺旋桨推进系统，因此具有重要的军用和商用价值，吸引着越来越多大研究人员从事此方面的工作。水下仿生原型的推进形式大体上可以分为3种：躯体尾鳍推进、胸鳍推进、喷射推进。从机器仿生学角度而言，基于射流推进原型的系统结构简单，容易控制，适合用于水下环境监测、目标追踪。

水母作为地球上存在的最古老的游动生物之一，广泛存在于海洋的各个区域。经过长期的进化，他们能够适应多数复杂的杨柳环境，这也是得益于其独特的流体动力学推进原理。自然环境汇总的水母主要是依靠径向分布的就纤维收缩和伸长来带动柔性外壳的收缩和舒展，同时带动壳体内腔水流的运动，在水流的反作用力的推动下，就可以完成前行转弯等推进行为。近几年，基于水母仿生原型的水下推进机器人受到越来越多的重视。

水下航行器推进装置是影响航行器自身机动性的主要因素。目前国内外的水下航行器大多采用电磁马达或液压马达作为原动机的螺旋桨推进装置。螺旋桨推进装置已经在船舶工业领域取得广泛的应用，但其自身还存在对环境扰动大、噪音较大、机动性能差等缺点；水下航行器不论是在排水量还是在运动过程中都与船舶有较大差异，利用螺旋桨推进装置存在诸多弊端，特别是在低速航行的情况下，螺旋桨推进装置已经远远不能满足当前水下航行器的性能要求。尽管研究人员已经对螺旋桨推进装置做了很大改进，但改善效果并不理想。

在涉水机器人领域中，传动推进机构系统是完成机器人行进的核心模块。现有的推动机构中，大多数采用螺旋桨、喷射及桨进等动作方式，存在工作噪声大、推进力对水体扰动大、隐蔽性稳定性差等缺点。

技术实现要素：
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为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够在进行水下行进时，机动性高、工作噪声小，水下作业隐蔽性高，结构简单，成本较低，但环境适应力强的级联扑展推动机构。

本实用新型公开一种级联扑展推动机构，包括竖直主导杆组，主导杆组由上至下依次设置有顶部法兰盘、主基座、底部法兰盘和底座；竖直主导杆组外设置有扑展运动单元；所述的扑展运动单元包括与顶部法兰盘相连的顶部球铰连杆、与底部法兰盘相连的底部球铰连杆、螺栓杆和扑水柔性片构成；所述的螺栓杆将顶部球铰连杆的末端、底部球铰连杆的顶端和扑水柔性片三者相连；所述的扑水柔性片设置有多组，其数量与螺栓杆、顶部球铰连杆和底部球铰连杆个数相同；扑水柔性片顶部安装有基体，基体位于顶部法兰盘外部；

主基座底部安装有推动电机，固定在底部法兰盘的一侧的竖向杆顶部的横向杆穿过推动电机与另一侧的竖向杆底部相连，另一侧的竖向杆顶部与顶部法兰盘固定相连；所述的横向杆与竖向杆之间设置有缓冲连片；推动电机通过控制两侧的竖向杆和横向杆，带动顶部法兰盘和底部法兰盘在主导杆组上相对运动。

优选方案如下：

主导杆组内设置有2根竖直导杆。

螺栓杆的连接点在扑水柔性片内中部；扑水柔性片设置有2N片，N为不小于1的自然数。

顶部法兰盘、主基座、底部法兰盘和底座都为镂空设置。便于减轻机体本身自重。

基体为无顶的环形基体或半球形基体。

推动电机由内置预设程序的单片机控制。

基体上设置有可以监测与障碍物距离的红外传感器。通过内置单片机的控制，将红外传感器发出后的信号进行接收，可以判断水中障碍物的距离，从而根据信号进行障碍物躲避。

主基座外罩有防水外壳。

扑水柔性片为双层结构，内部设置有相同材质的条形辅助片，两者之间通过硬性连接片固定相连。

底座外安装有展示底座。可以将本实用新型做为展示使用。

工作原理及具体操作如下：本实用新型中的推动电机通过控制两侧的竖向杆和横向杆，带动顶部法兰盘和底部法兰盘在主导杆组上相对运动。同时与顶部法兰盘相连的顶部球铰连杆、与底部法兰盘相连的底部球铰连杆和扑水柔性片通过螺栓杆也产生相对运动；由于扑水柔性片表面的流线型设计，使设备整体推进时，阻力较小。同时顶部法兰盘，主基座，底部法兰盘和底座都为镂空的设置也减轻了机体本身自重。

本实用新型优点：多组并行的驱动推动机构，能够保证推进动作的均匀性；在进行水下行进时，本设备机动性高、工作噪声小，水下作业隐蔽性高，结构简单，成本较低，但环境适应力确很强。同时，本实用新型还可以应用于海洋科考、娱乐观赏等领域，并可应用于研究海洋生物喷水推进流动控制机理的实验平台。

附图说明：

图1为本实用新型实施例1的主视图；

图2为本实用新型实施例1的剖视图；

图3为本实用新型的主体结构框架示意图；

图4为本实用新型的主体结构框架俯视图；

图5为本实用新型实施例1的推进过程状态图；

图6为本实用新型的实施例2的主视图；

图7为本实用新型的辅助片结构示意图；

图中，1.顶部法兰盘，2.主基座，3.底部法兰盘，4.底座，5.基体，6.顶部球铰连杆，7.底部球铰连杆，8.推动电机，9.横向杆，10.竖向杆，11.螺栓杆，12.扑水柔性片，13.主导杆组，14.防水外壳，15.展示底座，16.半球形基体，17.辅助片。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：

一种级联扑展推动机构，包括竖直主导杆组13，主导杆组13由上至下依次设置有顶部法兰盘1、主基座2、底部法兰盘3和底座4；竖直主导杆组13外设置有扑展运动单元；所述的扑展运动单元包括与顶部法兰盘1相连的顶部球铰连杆6、与底部法兰盘3相连的底部球铰连杆7、螺栓杆11和扑水柔性片12构成；所述的螺栓杆11将顶部球铰连杆6的末端、底部球铰连杆7的顶端和扑水柔性片12三者相连；所述的扑水柔性片12设置有多组，其数量与螺栓杆11、顶部球铰连杆6和底部球铰连杆7个数相同；扑水柔性片12顶部安装有基体，基体位于顶部法兰盘1外部；

主基座2底部安装有推动电机8，固定在底部法兰盘3的一侧的竖向杆10顶部的横向杆9穿过推动电机8与另一侧的竖向杆10底部相连，另一侧的竖向杆10顶部与顶部法兰盘1固定相连；所述的横向杆9与竖向杆10之间设置有缓冲连片；推动电机8通过控制两侧的竖向杆10和横向杆9，带动顶部法兰盘1和底部法兰盘3在主导杆组13上相对运动。

主导杆组13内设置有2根竖直导杆。

螺栓杆11的连接点在扑水柔性片12内中部。

扑水柔性片12设置有6片。

顶部法兰盘1、主基座2、底部法兰盘3和底座4都为镂空设置。便于减轻机体本身自重。

所述基体为无顶的环形基体5。

推动电机8由内置预设程序的单片机控制。

环形基体5上设置有可以监测与障碍物距离的红外传感器。通过内置单片机的控制，将红外传感器发出后的信号进行接收，可以判断水中障碍物的距离，从而根据信号进行障碍物躲避。

扑水柔性片12为双层结构，内部设置有相同材质的条形辅助片17，两者之间通过硬性连接片固定相连。

实施例2：

一种级联扑展推动机构，包括竖直主导杆组13，主导杆组13由上至下依次设置有顶部法兰盘1、主基座2、底部法兰盘3和底座4；竖直主导杆组13外设置有扑展运动单元；所述的扑展运动单元包括与顶部法兰盘1相连的顶部球铰连杆6、与底部法兰盘3相连的底部球铰连杆7、螺栓杆11和扑水柔性片12构成；所述的螺栓杆11将顶部球铰连杆6的末端、底部球铰连杆7的顶端和扑水柔性片12三者相连；所述的扑水柔性片12设置有多组，其数量与螺栓杆11、顶部球铰连杆6和底部球铰连杆7个数相同；扑水柔性片12顶部安装有基体，基体位于顶部法兰盘1外部；

主基座2底部安装有推动电机8，固定在底部法兰盘3的一侧的竖向杆10顶部的横向杆9穿过推动电机8与另一侧的竖向杆10底部相连，另一侧的竖向杆10顶部与顶部法兰盘1固定相连；所述的横向杆9与竖向杆10之间设置有缓冲连片；推动电机8通过控制两侧的竖向杆10和横向杆9，带动顶部法兰盘1和底部法兰盘3在主导杆组13上相对运动。

主导杆组13内设置有2根竖直导杆。

螺栓杆11的连接点在扑水柔性片12内中部。

扑水柔性片12设置有6片。

顶部法兰盘1、主基座2、底部法兰盘3和底座4都为镂空设置。便于减轻机体本身自重。

所述基体为半球形基体16。

推动电机8由内置预设程序的单片机控制。

环形基体5上设置有可以监测与障碍物距离的红外传感器。通过内置单片机的控制，将红外传感器发出后的信号进行接收，可以判断水中障碍物的距离，从而根据信号进行障碍物躲避。

主基座2外罩有防水外壳15。

扑水柔性片12为双层结构，内部设置有相同材质的条形辅助片17，两者之间通过硬性连接片固定相连。

底座外安装有展示底座15。

工作原理及具体操作如下：本实用新型中的推动电机8通过控制两侧的竖向杆10和横向杆9，带动顶部法兰盘1和底部法兰盘3在主导杆组13上相对运动。同时与顶部法兰盘1相连的顶部球铰连杆6、与底部法兰盘3相连的底部球铰连杆7和扑水柔性片12通过螺栓杆11也产生相对运动；由于扑水柔性片12表面的流线型设计，使设备整体推进时，阻力较小。同时顶部法兰盘1，主基座2，底部法兰盘3和底座4都为镂空的设置也减轻了机体本身自重。

本实用新型优点：多组并行的驱动推动机构，能够保证推进动作的均匀性；在进行水下行进时，本设备机动性高、工作噪声小，水下作业隐蔽性高，结构简单，成本较低，但环境适应力确很强。同时，本实用新型还可以应用于海洋科考、娱乐观赏等领域，并可应用于研究海洋生物喷水推进流动控制机理的实验平台。

以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。