一种扑翼式仿生转向机构的制作方法

1.本发明涉及仿生机器人领域，尤其涉及的是一种扑翼式仿生转向机构。


背景技术：

2.水下机器人的高机动性是满足海洋环境研究、海底资源勘探和海防战略需求的重要指标。转向机构是实现水下机器人高机动性的关键机构。现有的水下机器人的转向机构在水下作业时存在灵活性差、噪音高、能量利用率低的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、灵活性好、噪音小、能量利用率高的扑翼式仿生转向机构。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种扑翼式仿生转向机构，包括基板，所述基板上设有左右对称分布的两套扑翼单元，每套扑翼单元包括一组仿生摆动机构和一组仿生旋转机构；
6.每组仿生摆动机构包括第一电机、主动齿轮、从动齿轮，第一电机固定安装在基板上，主动齿轮固定套装在第一电机的输出轴上，从动齿轮转动安装在基板上，且从动齿轮的轴心线与基板相垂直，从动齿轮与主动齿轮相啮合；
7.每组仿生旋转机构包括第二电机、仿生扑翼，所述第二电机固定安装在从动齿轮背离基板一端的端面上，仿生扑翼的一端设有连接轴，仿生扑翼的连接轴与第二电机的输出轴同轴固定连接，且仿生扑翼的连接轴与从动齿轮的轴心线相垂直；
8.通过第一电机带动主动齿轮转动，主动齿轮再带动从动齿轮转动，安装在从动齿轮上的仿生旋转机构随着从动齿轮一起转动，从而带动仿生扑翼绕着从动齿轮的轴心线转动，实现对两套扑翼单元中两个仿生扑翼之间角度的调整；通过第二电机带动仿生扑翼绕着连接轴的轴心线转动，实现对仿生扑翼自身角度的调整。
9.进一步的，所述仿生扑翼的连接轴通过一个轴承座转动支撑，轴承座固定安装在基板上，仿生扑翼的连接轴与第二电机的输出轴之间通过联轴器相连接。
10.进一步的，所述仿生扑翼呈扁平状。
11.进一步的，所述从动齿轮通过一个轴承转动套装在一个中心轴上，中心轴固定在基板上，中心轴上在位于轴承外侧套装有一个卡簧。
12.进一步的，所述第一电机通过一个呈z字形的第一电机支座安装在基板上。
13.进一步的，所述第二电机通过一个呈l形的第二电机支座安装在从动齿轮上。
14.本发明相比现有技术具有以下优点：
15.本发明提供的一种扑翼式仿生转向机构，其通过设置两套左右对称的扑翼单元，每套扑翼单元包括一组仿生摆动机构和一组仿生旋转机构，通过仿生摆动机构能带动整个仿生旋转机构整体摆动，从而带动仿生扑翼前后摆动，从而能实现仿生转向机构的前进或后退；通过仿生旋转机构可带动仿生扑翼自身旋转，从而调整仿生扑翼与水面的角度，进而
能调节前进阻力的大小，当左右两套扑翼单元的前进阻力调整为不相同时，即可控制仿生转向机构向左转弯或向右转弯。将该仿生转向机构运用于水下机器人，可实现前进、后退、向左转弯或向右转弯的灵活控制，且本发明结构简单，噪音小，能量利用率高。
附图说明
16.图1是本发明的整体结构示意图。
17.图2是本发明的仿生旋转机构的结构示意图。
18.图3是本发明的仿生摆动机构结构示意图。
19.图中标号：1基板；2扑翼单元；3仿生摆动机构；4仿生旋转机构；5第一电机；6主动齿轮；7从动齿轮；8第一电机支座；9轴承；10中心轴；11卡簧；12第二电机；13仿生扑翼；14第二电机支座；15连接轴；16轴承座；17联轴器。
具体实施方式
20.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
21.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
22.参见图1至图3，本实施例公开了一种扑翼式仿生转向机构，包括基板1，基板1上设有左右对称分布的两套扑翼单元2，每套扑翼单元2包括一组仿生摆动机构3和一组仿生旋转机构4。
23.每组仿生摆动机构3包括第一电机5、主动齿轮6、从动齿轮7，第一电机5通过一个呈z字形的第一电机支座8安装在基板1上，第一电机支座8与基板1之间、第一电机5与第一电机支座8之间分别通过螺钉固定安装，设置第一电机支座8为z字形，是为了给主动齿轮6的安装预留空间，从而保证整个仿生摆动机构3整体布局紧凑。主动齿轮6固定套装在第一电机5的输出轴上，从动齿轮7转动安装在基板1上，且从动齿轮7的轴心线与基板1相垂直，从动齿轮7通过一个轴承9转动套装在一个中心轴10上，中心轴10固定在基板1上，中心轴10上在位于轴承9外侧套装有一个卡簧11，通过卡簧11可防止轴承9脱落；从动齿轮7与主动齿轮6相啮合。
24.每组仿生旋转机构4包括第二电机12、仿生扑翼13，第二电机12固定安装在从动齿轮7背离基板1一端的端面上，第二电机12通过一个呈l形的第二电机支座14安装在从动齿轮7上，第二电机12与第二电机支座14之间、第二电机支座14与从动齿轮7之间分别通过螺钉固定安装。仿生扑翼13呈扁平状，仿生扑翼13的一端设有连接轴15，仿生扑翼13的连接轴15通过一个轴承座16转动支撑，轴承座16固定安装在基板1上。仿生扑翼13的连接轴15与第二电机12的输出轴同轴固定连接，仿生扑翼13的连接轴15与第二电机12的输出轴之间通过联轴器17相连接，且仿生扑翼13的连接轴15与从动齿轮7的轴心线相垂直。
25.通过第一电机5带动主动齿轮6转动，主动齿轮6再带动从动齿轮7转动，安装在从动齿轮7上的仿生旋转机构4随着从动齿轮7一起转动，从而带动仿生扑翼13绕着从动齿轮7
的轴心线转动，实现对两套扑翼单元2中两个仿生扑翼13之间角度的调整；通过第二电机12带动仿生扑翼13绕着连接轴15的轴心线转动，实现对仿生扑翼13自身角度的调整。
26.本实施例提供的扑翼式仿生转向机构的工作过程如下：
27.当整个仿生转向机构需要向前运动时，第二电机12带动仿生扑翼13转动，使仿生扑翼13旋转到与前进方向阻力最小的状态，然后第一电机5带动主动齿轮6转动，主动齿轮6带动从动齿轮7转动，从动齿轮7再带动整个仿生旋转机构4一起向前进方向摆动，使得仿生扑翼13一起摆动到最前端的位置。然后第二电机12带动仿生扑翼13转动，使其旋转到与前进方向阻力最大的状态；再由第一电机5反向转动，带动主动齿轮6反向转动，主动齿轮6带动从动齿轮7反向转动，从动齿轮7带动整个仿生旋转机构4反向摆动，使得仿生扑翼13一起向后摆动到最后端的位置，进而推动整个仿生转向机构前进；重复上述过程，使整个仿生转向机构一直保持前进状态。
28.当整个仿生转向机构需要向左转弯时，根据转弯半径的大小，位于左侧的第二电机12带动左侧的仿生扑翼13转动调整到一个合适的角度，再由位于左侧的第一电机5带动左侧的仿生旋转机构4及仿生扑翼13张开到一定的位置并保持该状态；位于右侧的仿生旋转机构4、仿生摆动机构3按照正常前进的步骤进行运动；这样，由于左侧的阻力大，整个仿生转向机构右侧的动力使整个仿生转向机构向左侧偏转，达到向左转弯的目的。
29.当整个仿生转向机构需要向右转弯时，根据转弯半径的大小，位于右侧的第二电机12带动右侧的仿生扑翼13调整到一个合适的角度，再由右侧的第一电机5带动整个仿生旋转机构4及仿生扑翼13张开到一定的位置并保持该状态；位于左侧的仿生旋转机构4、仿生摆动机构3按照正常前进的步骤进行运动，这样，由于右侧的阻力大，整个仿生转向机构左侧的动力使整个整个仿生转向机构向右侧偏转，达到向右转弯的目的。
30.帝企鹅有极高的游泳本领，具有爆发力强、机动性高、稳定性好等特点，在捕食和躲避攻击时，通过其扑翼的小幅翻转即可轻松实现转向、浮沉、横滚和u形转弯等机动动作；本实施例提供的扑翼式仿生转向机构，正是对帝企鹅的扑翼特征进行仿生，为水下机器人提供一种具有高机动性的扑翼式仿生转向机构，利用仿生扑翼的摆动结合仿生扑翼自身的翻转，即可在水下轻松实现转向，突破了现有技术中水下机器人存在的转向不灵活的瓶颈，具有很好的应用前景。
31.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。