一种仿鳄鱼尾部摆动机构的制作方法

本发明涉及仿生机械的技术领域，特别涉及一种仿鳄鱼尾部摆动机构。

背景技术：

从驱动方式的角度上看，目前大多数的水下机器人是以螺旋桨旋转作为动力源，该驱动方式在技术方面诸多不足，存在效率低、灵活性差、可靠性差、结构尺寸和重量较大等缺陷。从机械结构的角度上看，目前大多数的尾部摆动结构采用的是由若干摆杆首尾依次前后铰接而成的串联型结构，这种结构运动存在灵活度不高的问题。

为解决上述问题，现有技术也研发了一些仿生驱动的机构，这些机构的驱动方式为形状记忆合金驱动，但在实际运用过程中，形状记忆合金的冷却问题导致响应速度慢，不适合大范围推广使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种仿鳄鱼尾部摆动机构，以解决记忆合金响应速度慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种仿鳄鱼尾部摆动机构，包括端板、中继板、电磁铁和弹簧；所述端板的一表面设有端部连接座，所述端部连接座的两侧中心对称设有所述电磁铁；所述中继板相对的两表面均设有中继连接座，所述中继连接座的两侧均中心对称设有所述电磁铁；至少有一块所述中继板设于两块所述端板之间；在所述中继板与所述端板之间，通过所述中继连接座与所述端部连接座活动连接；在相邻的两块所述中继板之间，通过两个所述中继连接座活动连接；任意相对的两个所述电磁铁之间均连接有所述弹簧；所述控制电路与所述电磁铁电性连接，所述控制电路用于多个所述电磁铁的极性变换，以驱动所述仿鳄鱼尾部摆动机构摆动。

在其中一个实施例中，所述端板和所述中继板均为圆形。

在其中一个实施例中，在所述仿鳄鱼尾部摆动机构摆动时，所述控制电路用于控制所述仿鳄鱼尾部摆动机构一侧相邻所述电磁铁相互吸引，以及所述控制电路还用于同时控制所述仿鳄鱼尾部摆动机构另一侧相邻所述电磁铁相互排斥。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括第一回路、第二回路和第三回路，所述电磁铁包括第一电磁铁、第二电磁铁和第三电磁铁，所述端板包括第一端板和第二端板，所述中继板活动连接于所述第一端板和所述第二端板之间；多块所述第一电磁铁串联于所述第一回路中，多块所述第一电磁铁分别设于所述第一端板、以及所述中继板背离所述第一端板的表面，所述第一回路用于切换多个所述第一电磁铁的接入电流流向；多块所述第二电磁铁串联于所述第二回路中，多块所述第二电磁铁分别设于所述第二端板、以及所述中继板朝向所述第一端板的表面，所述第二回路用于切换多个所述第二电磁铁的接入电流流向；多块所述第三电磁铁串联于所述第三回路中，多块所述第三电磁铁分别设于所述第二端板、以及所述中继板朝向所述第一端板的表面，所述第三回路用于切换多个所述第三电磁铁的接入电流流向。

在其中一个实施例中，所述第一回路包括第一切换开关、第一正向电源和第一反向电源，两个所述第一切换开关之间串联有多个所述第一电磁铁，两个所述第一切换开关用于选择与所述第一正向电源或所述第一反向电源接通，所述第一正向电源和所述第一反向电源用于为所述第一回路提供不同流向的电流；所述第二回路包括第二切换开关、第二正向电源和第二反向电源，两个所述第二切换开关之间串联有多个所述第二电磁铁，两个所述第二切换开关用于选择与所述第二正向电源或所述第二反向电源接通，所述第二正向电源和所述第二反向电源用于为所述第二回路提供不同流向的电流；所述第三回路包括第三切换开关、第三正向电源和第三反向电源，两个所述第三切换开关之间串联有多个所述第三电磁铁，两个所述第三切换开关用于选择与所述第三正向电源或所述第三反向电源接通，所述第三正向电源和所述第三反向电源用于为所述第三回路提供不同流向的电流。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括第一回路、第二回路和第三回路，所述电磁铁包括第一电磁铁、第二电磁铁和第三电磁铁，所述端板包括第一端板和第二端板，所述中继板活动连接于所述第一端板和所述第二端板之间；多块所述第一电磁铁串联于所述第一回路中，多块所述第一电磁铁分别设于所述第一端板、以及所述中继板背离所述第一端板的表面；多块所述第二电磁铁串联于所述第二回路中，多块所述第二电磁铁分别设于所述第二端板、以及所述中继板朝向所述第一端板的表面，所述第二回路用于切换多个所述第二电磁铁的接入电流流向；多块所述第三电磁铁串联于所述第三回路中，多块所述第三电磁铁分别设于所述第二端板、以及所述中继板朝向所述第一端板的表面，所述第三回路用于切换多个所述第三电磁铁的接入电流流向。

在其中一个实施例中，所述第二回路包括第二切换开关、第二正向电源和第二反向电源，两个所述第二切换开关之间串联有多个所述第二电磁铁，两个所述第二切换开关用于选择与所述第二正向电源或所述第二反向电源接通，所述第二正向电源和所述第二反向电源用于为所述第二回路提供不同流向的电流；所述第三回路包括第三切换开关、第三正向电源和第三反向电源，两个所述第三切换开关之间串联有多个所述第三电磁铁，两个所述第三切换开关用于选择与所述第三正向电源或所述第三反向电源接通，所述第三正向电源和所述第三反向电源用于为所述第三回路提供不同流向的电流。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括第一回路、第二回路和第三回路，所述电磁铁包括第一电磁铁、第二电磁铁和第三电磁铁，所述端板包括第一端板和第二端板，所述中继板活动连接于所述第一端板和所述第二端板之间；多块所述第一电磁铁串联于所述第一回路中，多块所述第一电磁铁分别设于所述第一端板、以及所述中继板背离所述第一端板的表面，所述第一回路用于切换多个所述第一电磁铁的接入电流流向；多块所述第二电磁铁串联于所述第二回路中，多块所述第二电磁铁分别设于所述第二端板、以及所述中继板朝向所述第一端板的表面；多块所述第三电磁铁串联于所述第三回路中，多块所述第三电磁铁分别设于所述第二端板、以及所述中继板朝向所述第一端板的表面；所述第二电磁铁与所述第三电磁铁极性相反。

在其中一个实施例中，所述第一回路包括第一切换开关、第一正向电源和第一反向电源，两个所述第一切换开关之间串联有多个所述第一电磁铁，两个所述第一切换开关用于选择与所述第一正向电源或所述第一反向电源接通，所述第一正向电源和所述第一反向电源用于为所述第一回路提供不同流向的电流。

在其中一个实施例中，在所述中继板与所述端板之间，通过所述中继连接座与所述端部连接座铰接连接；在相邻的两块所述中继板之间，通过两个所述中继连接座铰接连接。

本发明的有益效果如下：

由于所述控制电路与所述电磁铁电性连接，所述控制电路用于多个所述电磁铁的极性变换，以驱动所述仿鳄鱼尾部摆动机构摆动，所以此方案只需控制电磁铁的电流流向，则可控制电磁铁的吸合和排斥，以实现仿鳄鱼尾部摆动机构的摆动，响应迅速，切实解决了记忆合金响应速度慢的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的仿鳄鱼尾部摆动机构装配示意图；

图2是图1的侧视结构示意图；

图3是本发明仿鳄鱼尾部摆动机构第一个实施例提供的结构示意图；

图4是图3的侧视结构示意图；

图5是图3的控制电路结构示意图；

图6是本发明仿鳄鱼尾部摆动机构第二个实施例提供的控制电路结构示意图；

图7是本发明仿鳄鱼尾部摆动机构第三个实施例提供的控制电路结构示意图。

附图标记如下：

10、端板；11、端部连接座；12、端部轴台；13、端部耳板；

20、中继板；21、中继连接座；22、中继耳板；23、中继轴台；

30、电磁铁；31、第一电磁铁；32、第二电磁铁；33、第三电磁铁；

40、弹簧；

50、控制电路；51、第一回路；511、第一切换开关；512、第一正向电源；513、第一反向电源；52、第二回路；521、第二切换开关；522、第二正向电源；523、第二反向电源；53、第三回路；531、第三切换开关；532、第三正向电源；533、第三反向电源；

61、第一端板；62、第二端板；

70、销钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种仿鳄鱼尾部摆动机构，其第一个实施例如图1至图5所示，包括端板10、中继板20、电磁铁30和弹簧40；端板10的一表面设有端部连接座11，端部连接座11的两侧中心对称设有电磁铁30；中继板20相对的两表面均设有中继连接座21，中继连接座21的两侧均中心对称设有电磁铁30；至少有一块中继板20设于两块端板10之间；在中继板20与端板10之间，通过中继连接座21与端部连接座11活动连接；在相邻的两块中继板20之间，通过两个中继连接座21活动连接；任意相对的两个电磁铁30之间均连接有弹簧40；控制电路50与电磁铁30电性连接，控制电路50用于多个电磁铁30的极性变换，以驱动仿鳄鱼尾部摆动机构摆动。

在此实施例中，由于端板10与中继板20之间通过端部连接座11与中继连接座21实现活动连接，中继板20与中继板20之间通过中继连接座21与中继连接座21实现活动连接，所以端板10与中继板20之间、以及中继板20与中继板20之间均可实现摆动活动；需要指出，从图1和图2可知，本发明可仅设置一块中继板20，也可如图3和图4所示，设置多块中继板20，具体根据需求选择便可，而为了更好的进行原理解释，下文将以设置多块中继板20为例进行说明。

其中，活动连接的方式多种多样，譬如可以是利用球形关节连接，也可以是利用齿轮关节实现连接，甚至使用类似万向管等部件实现连接，而此实施例优选在中继板20与端板10之间，通过中继连接座21与端部连接座11铰接连接，在相邻的两块中继板20之间，通过两个中继连接座21铰接连接。

譬如在图1至图4所示的结构中，定义上方的端板10为第一端板61，下方的端板10为第二端板62，第一端板61的端部连接座11上设有端部轴台12，第二端板62的端部连接座11上设有两相对的端部耳板13，而中继板20上方的中继连接座21设有两相对的中继耳板22，中继板20下方的中继连接座21设有中继轴台23，所以在第一端板61与中继板20进行组装时，端部轴台12将可嵌入最上方的两中继耳板22之间，然后通过销钉70穿过中继耳板22和端部轴台12，便可实现第一端板61与中继板20的铰接；类似的，在相邻中继板20之间进行组装时，相邻中继板20之间通过中继轴台23嵌入两中继耳板22之间，然后通过销钉70穿过中继耳板22和中继轴台23，便可实现相邻中继板20之间的铰接；同理，在第二端板62与中继板20进行组装时，中继轴台23将可嵌入两端部耳板13之间，然后通过销钉70穿过端部耳板13和中继轴台23，便可实现第二端板62与中继板20的铰接。

在采用铰接方式实现连接后，不但能够确保仿鳄鱼尾部摆动机构能够实现摆动移动，并且能够限定摆动方向，避免活动范围不确定而影响控制精度，也使得摆动控制简单化。

在进行应用时，控制电路50用于控制各个电磁铁30的电流流向，从而实现相邻电磁铁30吸合和相斥的控制；以图1至图4所示方向为例，控制左侧两相对电磁铁30的极性相反，以及控制右侧两相对电磁铁30的极性相同后，左侧两电磁铁30将处于相互吸合的趋势，右侧两电磁铁30将处于相互排斥的趋势，从而实现仿鳄鱼尾部摆动机构往左侧摆动；其中，此时左侧的弹簧40处于压缩状态，右侧的弹簧40处于拉伸状态，若切断对电磁铁30的供电，电磁铁30对弹簧40施加的外力将会消除，所以弹簧40将会恢复形变，以带动仿鳄鱼尾部摆动机构恢复至归中的位置。

所以此方案只需控制电磁铁30的电流流向，则可控制电磁铁30的吸合和排斥，以实现仿鳄鱼尾部摆动机构的摆动，响应迅速，切实解决了记忆合金响应速度慢的问题。

如图3和图5所示，此实施例优选设置在仿鳄鱼尾部摆动机构摆动时，控制电路50用于控制仿鳄鱼尾部摆动机构一侧相邻电磁铁30相互吸引，以及控制电路50还用于同时控制仿鳄鱼尾部摆动机构另一侧相邻电磁铁30相互排斥。

以图4所示方向为参考，即此实施例在控制仿鳄鱼尾部摆动机构时，左侧相邻电磁铁30之间只能实现同步相吸或同步相斥，同理，右侧相邻电磁铁30之间也是如此；采用此控制方式的好处在于能够实现仿鳄鱼尾部摆动机构的整体左右摆动，提高仿鳄鱼尾部摆动的真实性，也降低了控制难度。

如图3和图5所示，为实现对电电磁铁30电流方向的切换控制，此实施例优选设置控制电路50包括第一回路51、第二回路52和第三回路53，电磁铁30包括第一电磁铁31、第二电磁铁32和第三电磁铁33，端板10包括第一端板61和第二端板62，中继板20活动连接于第一端板61和第二端板62之间；多块第一电磁铁31串联于第一回路51中，多块第一电磁铁31分别设于第一端板61、以及中继板20背离第一端板61的表面，第一回路51用于切换多个第一电磁铁31的接入电流流向；多块第二电磁铁32串联于第二回路52中，多块第二电磁铁32分别设于第二端板62、以及中继板20朝向第一端板61的表面，第二回路52用于切换多个第二电磁铁32的接入电流流向；多块第三电磁铁33串联于第三回路53中，多块第三电磁铁33分别设于第二端板62、以及中继板20朝向第一端板61的表面，第三回路53用于切换多个第三电磁铁33的接入电流流向。

以图2所示方向为例，此实施例的第一电磁铁31设于第一端板61的下表面两侧、以及中继板20下表面的左右两侧，第二电磁铁32设于第二端板62的上表面左侧、以及中继板20上表面的左侧，第三电磁铁33设于第二端板62的上表面右侧、以及中继板20上表面的右侧。

由于多个第一电磁铁31在第一回路51中串联连接，所以当控制电路50控制第一回路51导通时，多个第一电磁铁31将处于相同的极性状态，若需要改变多个第一电磁铁31的极性，只需要控制电路50改变第一回路51的电流流向便可；同理，第二电磁铁32和第三电磁铁33的控制方式也是如此，故此不再叙述。

譬如在进行应用时，可利用第一回路51控制多个第一电磁铁31处于正极状态，利用第二回路52控制多个第二电磁铁32处于负极状态，利用第三回路53控制多个第三电磁铁33处于正极状态，所以第一电磁铁31将与第二电磁铁32相互吸引，且第一电磁铁31将与第三电磁铁33相互排斥，以此实现了仿鳄鱼尾部摆动机构的左摆；类似的，若需要控制仿鳄鱼尾部摆动机构进行右摆，只需单独控制第一电磁铁31进行极性互换，或者单独控制第二电磁铁32和第三电磁铁33进行极性互换便可。

即此实施例通简单的电路控制便实现了仿鳄鱼尾部摆动的驱动控制，大大提高了控制过程中的稳定性。

更具体的，如图5所示，此实施例优选设置第一回路51包括第一切换开关511、第一正向电源512和第一反向电源513，两个第一切换开关511之间串联有多个第一电磁铁31，两个第一切换开关511用于选择与第一正向电源512或第一反向电源513接通，第一正向电源512和第一反向电源513用于为第一回路51提供不同流向的电流；第二回路52包括第二切换开关521、第二正向电源522和第二反向电源523，两个第二切换开关521之间串联有多个第二电磁铁32，两个第二切换开关521用于选择与第二正向电源522或第二反向电源523接通，第二正向电源522和第二反向电源523用于为第二回路52提供不同流向的电流；第三回路53包括第三切换开关531、第三正向电源532和第三反向电源533，两个第三切换开关531之间串联有多个第三电磁铁33，两个第三切换开关531用于选择与第三正向电源532或第三反向电源533接通，第三正向电源532和第三反向电源533用于为第三回路53提供不同流向的电流。

在进行应用时，若第一切换开关511选择与第一正向电源512接通，则由第一正向电源512为多个第一电磁铁31进行供电，从而使得多个第一电磁铁31均能处于正极状态，若第一切换开关511选择与第一反向电源513接通，则由第一反向电源513为多个第一电磁铁31进行供电，从而使得多个第一电磁铁31均能处于负极状态，以此实现了多个第一电磁铁31的极性控制；同理，第二电磁铁32和第三电磁铁33的极性控制与此近似，故此不再叙述。

如图3所示，此实施例还优选设置端板10和中继板20均为圆形，在采用此设置方式后，将可降低了管道和机构在清理过程中受到磨损的风险，提高了耐用性能。

本发明仿鳄鱼尾部摆动机构的第二个实施例如图3和图6所示，其与本发明的第一个实施例基本一致，区别在于，控制电路50包括第一回路51、第二回路52和第三回路53，电磁铁30包括第一电磁铁31、第二电磁铁32和第三电磁铁33，端板10包括第一端板61和第二端板62，中继板20活动连接于第一端板61和第二端板62之间；多块第一电磁铁31串联于第一回路51中，多块第一电磁铁31分别设于第一端板61、以及中继板20背离第一端板61的表面；多块第二电磁铁32串联于第二回路52中，多块第二电磁铁32分别设于第二端板62、以及中继板20朝向第一端板61的表面，第二回路52用于切换多个第二电磁铁32的接入电流流向；多块第三电磁铁33串联于第三回路53中，多块第三电磁铁33分别设于第二端板62、以及中继板20朝向第一端板61的表面，第三回路53用于切换多个第三电磁铁33的接入电流流向。

譬如在进行应用时，假定第一回路51只能控制多个第一电磁铁31处于正极状态，然后利用第二回路52控制多个第二电磁铁32处于负极状态，利用第三回路53控制多个第三电磁铁33处于正极状态，所以第一电磁铁31将与第二电磁铁32相互吸引，且第一电磁铁31将与第三电磁铁33相互排斥，以此实现了仿鳄鱼尾部摆动机构的左摆；类似的，若需要控制仿鳄鱼尾部摆动机构进行右摆，只需单独控制第二电磁铁32和第三电磁铁33进行极性互换便可。

更具体的，如图6所示，此实施例优选设置第二回路52包括第二切换开关521、第二正向电源522和第二反向电源523，两个第二切换开关521之间串联有多个第二电磁铁32，两个第二切换开关521用于选择与第二正向电源522或第二反向电源523接通，第二正向电源522和第二反向电源523用于为第二回路52提供不同流向的电流；第三回路53包括第三切换开关531、第三正向电源532和第三反向电源533，两个第三切换开关531之间串联有多个第三电磁铁33，两个第三切换开关531用于选择与第三正向电源532或第三反向电源533接通，第三正向电源532和第三反向电源533用于为第三回路53提供不同流向的电流。

在进行应用时，若第二切换开关521选择与第二正向电源522接通，则由第二正向电源522为多个第二电磁铁32进行供电，从而使得多个第二电磁铁32均能处于正极状态，若第二切换开关521选择与第二反向电源523接通，则由第二反向电源523为多个第二电磁铁32进行供电，从而使得多个第二电磁铁32均能处于负极状态，以此实现了多个第二电磁铁32的极性控制；同理，第三电磁铁33的极性控制与此近似，故此不再叙述。

此实施例的优势在于只需对第二电磁铁32和第三电磁铁33进行极性控制，不但降低了第一回路51的生产成本，也简化了控制方式，从而使得仿鳄鱼尾部摆动机构控制更为稳定精确。

本发明仿鳄鱼尾部摆动机构的第三个实施例如图3和图7所示，其与本发明的第一个实施例基本一致，区别在于，控制电路50包括第一回路51、第二回路52和第三回路53，电磁铁30包括第一电磁铁31、第二电磁铁32和第三电磁铁33，端板10包括第一端板61和第二端板62，中继板20活动连接于第一端板61和第二端板62之间；多块第一电磁铁31串联于第一回路51中，多块第一电磁铁31分别设于第一端板61、以及中继板20背离第一端板61的表面，第一回路51用于切换多个第一电磁铁31的接入电流流向；多块第二电磁铁32串联于第二回路52中，多块第二电磁铁32分别设于第二端板62、以及中继板20朝向第一端板61的表面；多块第三电磁铁33串联于第三回路53中，多块第三电磁铁33分别设于第二端板62、以及中继板20朝向第一端板61的表面；第二电磁铁32与第三电磁铁33极性相反。

譬如在进行应用时，可利用第一回路51控制多个第一电磁铁31处于正极状态，假定多个第二电磁铁32处于负极状态，假定多个第三电磁铁33处于正极状态，所以第一电磁铁31将与第二电磁铁32相互吸引，且第一电磁铁31将与第三电磁铁33相互排斥，以此实现了仿鳄鱼尾部摆动机构的左摆；类似的，若需要控制仿鳄鱼尾部摆动机构进行右摆，只需单独控制第一电磁铁31进行极性互换便可。

更具体的，如图7所示，此实施例优选设置，第一回路51包括第一切换开关511、第一正向电源512和第一反向电源513，两个第一切换开关511之间串联有多个第一电磁铁31，两个第一切换开关511用于选择与第一正向电源512或第一反向电源513接通，第一正向电源512和第一反向电源513用于为第一回路51提供不同流向的电流。

在进行应用时，若第一切换开关511选择与第一正向电源512接通，则由第一正向电源512为多个第一电磁铁31进行供电，从而使得多个第一电磁铁31均能处于正极状态，若第一切换开关511选择与第一反向电源513接通，则由第一反向电源513为多个第一电磁铁31进行供电，从而使得多个第一电磁铁31均能处于负极状态，以此实现了多个第一电磁铁31的极性控制。

此实施例的优势在于只需对第一电磁铁31进行极性控制，不但降低了第二回路52和第三回路53的生产成本，也简化了控制方式，从而进一步使得仿鳄鱼尾部摆动机构控制更为稳定精确。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。