一种电磁驱动的变刚度仿生摆动推进装置

摘要

一种电磁驱动的变刚度仿生摆动推进装置，包括支座、两节以上的电磁摆动单元和尾鳍，所有的鱼体外形均由鱼体蒙皮所密封，首节电磁摆动单元与鱼体头部相连，其它各级电磁摆动单元均与柔性脊椎相连接，最后一节单节电磁摆动单元则与尾鳍相连，所述的电磁摆动单元包括上导磁体、下导磁体、控制线圈、柔性脊椎和衔铁，所述的柔性脊椎呈中空状，内部嵌有控制电流的线圈，上、下导磁体分别固定在柔性脊椎上，衔铁固定在上、下导磁体的中间位置，衔铁的中间位置与柔性脊椎固定连接，衔铁两端套有控制线圈，通过产生的电磁力矩带动柔性脊椎发生弯曲，以驱动鱼体的摆动推进；本发明具有体积小，重量轻，动作连续，容易实现、噪声低、机械损耗小的特点。

主权项

一种电磁驱动的变刚度仿生摆动推进装置，包括支座、两节以上的电磁摆动单元和尾鳍，所有的鱼体外形均由鱼体蒙皮所密封，其特征在于：首节电磁摆动单元与鱼体头部相连，其它各级电磁摆动单元均与柔性脊椎相连接，最后一节单节电磁摆动单元则与尾鳍相连，所述的电磁摆动单元包括上导磁体、下导磁体、控制线圈、柔性脊椎和衔铁，所述的柔性脊椎呈中空状，内部嵌有控制电流的线圈，上、下导磁体分别固定在柔性脊椎上，衔铁固定在上、下导磁体的中间位置，衔铁的中间位置与柔性脊椎固定连接，衔铁两端套有控制线圈，衔铁两端分别与上、下导磁体的磁极形成四个工作气隙，通过电流控制衔铁的N、S磁极，产生对应的电磁力矩，通过产生的电磁力矩带动柔性脊椎发生弯曲，以驱动鱼体的摆动推进；根据柔性鱼体摆动推进装置所要求的推进姿态，将衔铁上的控制线圈通电，产生所需摆动的驱动激励，对各节推进装置的电磁摆动单元进行主动控制，通过控制各节衔铁上控制线圈通电电流的大小、方向、气隙大小和控制线圈匝数，控制发生柔性脊椎弯曲所对应的电磁力矩，即通过产生不同的内力来改变各级电磁摆动单元的刚度，在鱼体的游动过程中，根据所检测的游动速度等优化衔铁通电线圈的通电分配情况，使各级电磁摆动单元产生鱼体高效快速游动所需的连续鱼体波；柔性脊椎弹性变形所产生的反力矩与电磁力矩相平衡时，衔铁停止转动。