一种由主动关节和被动关节联合驱动的仿生机器鱼

摘要

一种由主动关节和被动关节联合驱动的仿生机器鱼属于仿生推进水下机器人技术领域。该仿生机器鱼由密封舱体和尾鳍推进器构成；密封舱体内容纳包括各种载荷部件，尾鳍推进器具有两自由度摆臂结构，主电机通过锥齿轮带动摆臂在水平面做平动运动，在摆臂末端通过铰链连接尾柄和尾鳍，尾柄前端连接拉伸弹簧，当摆臂左右拍动时，尾鳍在拉伸弹簧和流场的共同作用下做被动转动；调节电机输出轴上安装一绕线轮，连接拉伸弹簧的钢丝缠绕其上，调节电机的转动可改变拉伸弹簧的预紧力，进而改变被动关节的刚度。本发明利用弹性元件实现机械能的循环利用，通过调节被动关节刚度获得与不同游速相适应的机械系统固有频率，从而实现自适应高效游动。

主权项

一种由主动关节和被动关节联合驱动的仿生机器鱼，由密封舱体(1)和尾鳍推进器(2)构成；密封舱体(1)具有鱼雷外形，其内容纳包括主电机(8)、调节电机(9)、控制部件、电源及传感器在内的载荷部件；其特征在于，所述尾鳍推进器(2)包括与密封舱体(1)后端通过摆臂转轴(15)转动连接的摆臂(3)，以及摆臂(3)末端通过尾柄转轴(16)与之转动连接的尾柄(4)，尾柄(4)上固接尾鳍(5)；尾鳍推进器(2)具有两自由度，带动尾鳍(5)做平动‑转动复合运动；所述主电机(8)的主电机输出轴(12)通过一对锥齿轮(14)与摆臂转轴(15)连接，将主电机输出轴(12)的转动转化为摆臂(3)的摆动；所述调节电机(9)的调节电机输出轴(19)与绕线轮(20)连接，摆臂(3)为中空杆，其内设置拉伸弹簧(17)，拉伸弹簧(17)的一端与尾柄(4)连接，另一端通过钢丝(18)与绕线轮(20)连接；平动运动产生主要的击水动作，而转动运动为击水动作提供合适的攻角；平动关节为主动关节，由主电机(8)直接驱动；转动关节为被动关节，在拉伸弹簧(17)和流场的共同作用下产生动作，拉伸弹簧(17)的刚度能连续调节，以改变机械系统的固有频率，从而实现自适应高效游动。