一种直驱空间扑翼式仿生转向机构的制作方法

本实用新型涉及仿生机器人领域，尤其涉及的是一种直驱空间扑翼式仿生转向机构。

背景技术：

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：

本实用新型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、能量利用率高的直驱空间扑翼式仿生转向机构，

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，包括安装底板，所述安装底板上设有左右对称的两套扑翼单元，每套扑翼单元包括旋转支架、直线电机、接头、旋转关节、仿生扑翼，旋转支架转动设置在安装底板上，且旋转支架能在平行于安装底板的平面内旋转，直线电机固定安装在旋转支架上，直线电机的输出轴与安装底板相平行，旋转关节包括转轴和摆杆，转轴固定在安装底板上且与安装底板相垂直，摆杆的一端转动套装在转轴上，摆杆的另一端与仿生扑翼固定连接，接头的一端与直线电机的输出轴固定连接，接头的另一端通过铰接轴与摆杆中段铰接，铰接轴与转轴相平行，通过直线电机的输出轴伸缩，从而带动接头一起运动，由接头向外推动摆杆或向内拉动摆杆，使得摆杆绕着转轴转动，从而实现仿生扑翼的张开或收缩。

进一步的，所述旋转支架包括上下对接的上卡套和下卡套，上卡套与下卡套之间可拆卸连接在一起，上卡套与下卡套之间形成一个用于安装直线电机的圆形安装槽，安装底板上固定设有一个底托，下卡套与底托之间通过球形铰接的形式连接在一起。

进一步的，所述仿生扑翼为扁平状。

进一步的，所述接头为y形接头，y形接头的一端与直线电机的输出轴螺纹连接，摆杆中段设有一个向外凸出的凸块，y形接头的另一端与摆杆中段的凸块铰接。

进一步的，所述转轴为台阶轴形状，转轴的大头端固定在安装底板上，摆杆的一端设有套筒，摆杆一端的套筒转动套装在转轴的小头端上，并通过卡簧卡在转轴的小头端端部。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

本实用新型提供的一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，其对帝企鹅扑翼特征的运动特性进行仿生，设置两套左右对称的扑翼单元，每套扑翼单元由直线电机驱动仿生扑翼张开或收缩，既能实现仿生转向机构的前进或后退，又可通过控制两套仿生扑翼的张开角度的不同从而实现向左转弯或向右转弯，从而实现了前进、后退、向左转弯或向右转弯的灵活控制，且本实用新型结构简单，噪音小，能量利用率高。此外，本实用新型采用直线电机驱动，直线电机具有高效、静音、稳定、高精度等优点，非常适合作为水下机器人或者潜艇的转向动力源。

附图说明

图1是本实用新型正常前进状态的结构示意图。

图2是本实用新型前进过程中减速状态的结构示意图。

图3是本实用新型向左转弯状态的结构示意图。

图4是本实用新型向右转弯状态的结构示意图。

图5是本实用新型的旋转支架的结构示意图。

图中标号：1安装底板；2扑翼单元；3旋转支架；4直线电机；5接头；6仿生扑翼；7转轴；8摆杆；9套筒；10凸块；11铰接轴；12上卡套；13下卡套；14固定板；15安装孔；16圆形安装槽；17底托。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型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，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图5，本实施例公开了一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，包括安装底板1，安装底板1上设有左右对称的两套扑翼单元2，每套扑翼单元2包括旋转支架3、直线电机4、接头5、旋转关节、仿生扑翼6，旋转支架3转动设置在安装底板1上，且旋转支架3能在平行于安装底板1的平面内旋转，直线电机4固定安装在旋转支架3上，直线电机4的输出轴与安装底板1相平行，旋转关节包括转轴7和摆杆8，转轴7固定在安装底板1上且与安装底板1相垂直，摆杆8的一端转动套装在转轴7上，摆杆8的另一端与仿生扑翼6固定连接，仿生扑翼6为扁平状。接头5的一端与直线电机4的输出轴固定连接，接头5的另一端通过铰接轴11与摆杆8中段铰接，铰接轴11与转轴7相平行，通过直线电机4的输出轴伸缩，从而带动接头5一起运动，由接头5向外推动摆杆8或向内拉动摆杆8，使得摆杆8绕着转轴7转动，从而实现仿生扑翼6的张开或收缩。

旋转支架3包括上下对接的上卡套12和下卡套13，上卡套12与下卡套13之间可拆卸连接在一起，上卡套12与下卡套13两端分别设有固定板14，固定板14上开有安装孔15，通过螺钉穿过上下两块固定板14上的安装孔15中并拧紧螺母，实现上卡套12与下卡套13的可拆卸连接。上卡套12与下卡套13之间形成一个用于安装直线电机4的圆形安装槽16，安装底板1上固定设有一个底托17，下卡套13与底托17之间通过球形铰接的形式连接在一起。

其中，接头5为y形接头，y形接头的一端与直线电机4的输出轴螺纹连接，摆杆8中段设有一个向外凸出的凸块10，y形接头的另一端与摆杆8中段的凸块10铰接。

转轴7为台阶轴形状，转轴7的大头端固定在安装底板1上，摆杆8的一端设有套筒9，摆杆8一端的套筒9转动套装在转轴7的小头端上，并通过卡簧卡在转轴7的小头端端部，防止套筒9脱落。

使用时，将本实施例提供的直驱空间扑翼式仿生转向机构安装在水下机器人上，依靠水下机器人自身的动力源提供前进的动力。

当整个仿生转向机构需要向前运动时，左右两侧的直线电机4的输出轴缩回，拉动两个仿生扑翼6相互靠近，实现两个仿生扑翼6向内收缩，减少前进阻力，保证水下机器人顺利前进。其状态参见图1所示。

当整个仿生转向机构需要减速时，左右两侧的直线电机4的输出轴伸出，推动两个仿生扑翼6相互远离，将两个仿生扑翼6张开到合适的角度，使前进方向左右两侧的阻力增大，从而达到减速的目的。其状态参见图2所示。

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，由左侧的直线电机4推动左侧的仿生扑翼6张开到一个合适的角度，右侧的直线电机4不动作，使右侧的仿生扑翼6一直保持在正常的位置上，从而使得前进方向左侧的阻力增大，从而达到向左转弯的目的。其状态参见图3所示。

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，由右侧的直线电机4推动右侧的仿生扑翼6张开到一个合适的角度，左侧的直线电机4不动作，使左侧的仿生扑翼6一直保持在正常的位置上，从而使得前进方向右侧的阻力增大，从而达到向右转弯的目的。其状态参见图4所示。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，包括安装底板(1)，其特征在于：所述安装底板(1)上设有左右对称的两套扑翼单元(2)，每套扑翼单元(2)包括旋转支架(3)、直线电机(4)、接头(5)、旋转关节、仿生扑翼(6)，旋转支架(3)转动设置在安装底板(1)上，且旋转支架(3)能在平行于安装底板(1)的平面内旋转，直线电机(4)固定安装在旋转支架(3)上，直线电机(4)的输出轴与安装底板(1)相平行，旋转关节包括转轴(7)和摆杆(8)，转轴(7)固定在安装底板(1)上且与安装底板(1)相垂直，摆杆(8)的一端转动套装在转轴(7)上，摆杆(8)的另一端与仿生扑翼(6)固定连接，接头(5)的一端与直线电机(4)的输出轴固定连接，接头(5)的另一端通过铰接轴(11)与摆杆(8)中段铰接，铰接轴(11)与转轴(7)相平行，通过直线电机(4)的输出轴伸缩，从而带动接头(5)一起运动，由接头(5)向外推动摆杆(8)或向内拉动摆杆(8)，使得摆杆(8)绕着转轴(7)转动，从而实现仿生扑翼(6)的张开或收缩。

2.如权利要求1所述的一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，其特征在于：所述旋转支架(3)包括上下对接的上卡套(12)和下卡套(13)，上卡套(12)与下卡套(13)之间可拆卸连接在一起，上卡套(12)与下卡套(13)之间形成一个用于安装直线电机(4)的圆形安装槽(16)，安装底板(1)上固定设有一个底托(17)，下卡套(13)与底托(17)之间通过球形铰接的形式连接在一起。

3.如权利要求1所述的一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，其特征在于：所述仿生扑翼(6)为扁平状。

4.如权利要求1所述的一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，其特征在于：所述接头(5)为y形接头，y形接头的一端与直线电机(4)的输出轴螺纹连接，摆杆(8)中段设有一个向外凸出的凸块(10)，y形接头的另一端与摆杆(8)中段的凸块(10)铰接。

5.如权利要求1所述的一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，其特征在于：所述转轴(7)为台阶轴形状，转轴(7)的大头端固定在安装底板(1)上，摆杆(8)的一端设有套筒(9)，摆杆(8)一端的套筒(9)转动套装在转轴(7)的小头端上，并通过卡簧卡在转轴(7)的小头端端部。

技术总结
本实用新型公开了一种直驱空间扑翼式仿生转向机构，包括安装底板，安装底板上设有左右对称的两套扑翼单元，每套扑翼单元包括旋转支架、直线电机、接头、旋转关节、仿生扑翼，旋转支架转动设置在安装底板上，直线电机固定安装在旋转支架上，旋转关节包括转轴和摆杆，转轴固定在安装底板上，摆杆的一端转动套装在转轴上，摆杆的另一端与仿生扑翼固定连接，接头的一端与直线电机的输出轴固定连接，接头的另一端通过铰接轴与摆杆中段铰接，通过直线电机的输出轴伸缩，从而带动接头一起运动，由接头向外推动摆杆或向内拉动摆杆，使得摆杆绕着转轴转动，从而实现仿生扑翼的张开或收缩。本实用新型的优点：结构简单、灵活性好、能量利用率高。

技术研发人员：孙鹏;付为国;曹凯;陈华奎;徐林森;孔令成
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院;常州先进制造技术研究所
技术研发日：2020.12.15
技术公布日：2021.07.23