一種級聯撲展推動機構的製作方法
2024-03-05 18:58:15
本實用新型屬於涉水機器人領域，具體涉及一種類似水母結構的級聯撲展推動機構。
背景技術：
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仿生水下推進裝置，是一種參考水下仿生原型(如魚、海龜等)開發設計出來的機械系統，具有高效靜音等特點，有望取代部分現有的螺旋槳推進系統，因此具有重要的軍用和商用價值，吸引著越來越多大研究人員從事此方面的工作。水下仿生原型的推進形式大體上可以分為3種：軀體尾鰭推進、胸鰭推進、噴射推進。從機器仿生學角度而言，基於射流推進原型的系統結構簡單，容易控制，適合用於水下環境監測、目標追蹤。
水母作為地球上存在的最古老的遊動生物之一，廣泛存在於海洋的各個區域。經過長期的進化，他們能夠適應多數複雜的楊柳環境，這也是得益於其獨特的流體動力學推進原理。自然環境匯總的水母主要是依靠徑向分布的就纖維收縮和伸長來帶動柔性外殼的收縮和舒展，同時帶動殼體內腔水流的運動，在水流的反作用力的推動下，就可以完成前行轉彎等推進行為。近幾年，基於水母仿生原型的水下推進機器人受到越來越多的重視。
水下航行器推進裝置是影響航行器自身機動性的主要因素。目前國內外的水下航行器大多採用電磁馬達或液壓馬達作為原動機的螺旋槳推進裝置。螺旋槳推進裝置已經在船舶工業領域取得廣泛的應用，但其自身還存在對環境擾動大、噪音較大、機動性能差等缺點；水下航行器不論是在排水量還是在運動過程中都與船舶有較大差異，利用螺旋槳推進裝置存在諸多弊端，特別是在低速航行的情況下，螺旋槳推進裝置已經遠遠不能滿足當前水下航行器的性能要求。儘管研究人員已經對螺旋槳推進裝置做了很大改進，但改善效果並不理想。
在涉水機器人領域中，傳動推進機構系統是完成機器人行進的核心模塊。現有的推動機構中，大多數採用螺旋槳、噴射及槳進等動作方式，存在工作噪聲大、推進力對水體擾動大、隱蔽性穩定性差等缺點。
技術實現要素：
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為了解決上述問題，本實用新型的目的在於提供一種能夠在進行水下行進時，機動性高、工作噪聲小，水下作業隱蔽性高，結構簡單，成本較低，但環境適應力強的級聯撲展推動機構。
本實用新型公開一種級聯撲展推動機構，包括豎直主導杆組，主導杆組由上至下依次設置有頂部法蘭盤、主基座、底部法蘭盤和底座；豎直主導杆組外設置有撲展運動單元；所述的撲展運動單元包括與頂部法蘭盤相連的頂部球鉸連杆、與底部法蘭盤相連的底部球鉸連杆、螺栓杆和撲水柔性片構成；所述的螺栓杆將頂部球鉸連杆的末端、底部球鉸連杆的頂端和撲水柔性片三者相連；所述的撲水柔性片設置有多組，其數量與螺栓杆、頂部球鉸連杆和底部球鉸連杆個數相同；撲水柔性片頂部安裝有基體，基體位於頂部法蘭盤外部；
主基座底部安裝有推動電機，固定在底部法蘭盤的一側的豎向杆頂部的橫向杆穿過推動電機與另一側的豎向杆底部相連，另一側的豎向杆頂部與頂部法蘭盤固定相連；所述的橫向杆與豎向杆之間設置有緩衝連片；推動電機通過控制兩側的豎向杆和橫向杆，帶動頂部法蘭盤和底部法蘭盤在主導杆組上相對運動。
優選方案如下：
主導杆組內設置有2根豎直導杆。
螺栓杆的連接點在撲水柔性片內中部；撲水柔性片設置有2N片，N為不小於1的自然數。
頂部法蘭盤、主基座、底部法蘭盤和底座都為鏤空設置。便於減輕機體本身自重。
基體為無頂的環形基體或半球形基體。
推動電機由內置預設程序的單片機控制。
基體上設置有可以監測與障礙物距離的紅外傳感器。通過內置單片機的控制，將紅外傳感器發出後的信號進行接收，可以判斷水中障礙物的距離，從而根據信號進行障礙物躲避。
主基座外罩有防水外殼。
撲水柔性片為雙層結構，內部設置有相同材質的條形輔助片，兩者之間通過硬性連接片固定相連。
底座外安裝有展示底座。可以將本實用新型做為展示使用。
工作原理及具體操作如下：本實用新型中的推動電機通過控制兩側的豎向杆和橫向杆，帶動頂部法蘭盤和底部法蘭盤在主導杆組上相對運動。同時與頂部法蘭盤相連的頂部球鉸連杆、與底部法蘭盤相連的底部球鉸連杆和撲水柔性片通過螺栓杆也產生相對運動；由於撲水柔性片表面的流線型設計，使設備整體推進時，阻力較小。同時頂部法蘭盤，主基座，底部法蘭盤和底座都為鏤空的設置也減輕了機體本身自重。
本實用新型優點：多組並行的驅動推動機構，能夠保證推進動作的均勻性；在進行水下行進時，本設備機動性高、工作噪聲小，水下作業隱蔽性高，結構簡單，成本較低，但環境適應力確很強。同時，本實用新型還可以應用於海洋科考、娛樂觀賞等領域，並可應用於研究海洋生物噴水推進流動控制機理的實驗平臺。
附圖說明：
圖1為本實用新型實施例1的主視圖；
圖2為本實用新型實施例1的剖視圖；
圖3為本實用新型的主體結構框架示意圖；
圖4為本實用新型的主體結構框架俯視圖；
圖5為本實用新型實施例1的推進過程狀態圖；
圖6為本實用新型的實施例2的主視圖；
圖7為本實用新型的輔助片結構示意圖；
圖中，1.頂部法蘭盤，2.主基座，3.底部法蘭盤，4.底座，5.基體，6.頂部球鉸連杆，7.底部球鉸連杆，8.推動電機，9.橫向杆，10.豎向杆，11.螺栓杆，12.撲水柔性片，13.主導杆組，14.防水外殼，15.展示底座，16.半球形基體，17.輔助片。
具體實施方式：
下面結合附圖並通過實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
實施例1：
一種級聯撲展推動機構，包括豎直主導杆組13，主導杆組13由上至下依次設置有頂部法蘭盤1、主基座2、底部法蘭盤3和底座4；豎直主導杆組13外設置有撲展運動單元；所述的撲展運動單元包括與頂部法蘭盤1相連的頂部球鉸連杆6、與底部法蘭盤3相連的底部球鉸連杆7、螺栓杆11和撲水柔性片12構成；所述的螺栓杆11將頂部球鉸連杆6的末端、底部球鉸連杆7的頂端和撲水柔性片12三者相連；所述的撲水柔性片12設置有多組，其數量與螺栓杆11、頂部球鉸連杆6和底部球鉸連杆7個數相同；撲水柔性片12頂部安裝有基體，基體位於頂部法蘭盤1外部；
主基座2底部安裝有推動電機8，固定在底部法蘭盤3的一側的豎向杆10頂部的橫向杆9穿過推動電機8與另一側的豎向杆10底部相連，另一側的豎向杆10頂部與頂部法蘭盤1固定相連；所述的橫向杆9與豎向杆10之間設置有緩衝連片；推動電機8通過控制兩側的豎向杆10和橫向杆9，帶動頂部法蘭盤1和底部法蘭盤3在主導杆組13上相對運動。
主導杆組13內設置有2根豎直導杆。
螺栓杆11的連接點在撲水柔性片12內中部。
撲水柔性片12設置有6片。
頂部法蘭盤1、主基座2、底部法蘭盤3和底座4都為鏤空設置。便於減輕機體本身自重。
所述基體為無頂的環形基體5。
推動電機8由內置預設程序的單片機控制。
環形基體5上設置有可以監測與障礙物距離的紅外傳感器。通過內置單片機的控制，將紅外傳感器發出後的信號進行接收，可以判斷水中障礙物的距離，從而根據信號進行障礙物躲避。
撲水柔性片12為雙層結構，內部設置有相同材質的條形輔助片17，兩者之間通過硬性連接片固定相連。
實施例2：
一種級聯撲展推動機構，包括豎直主導杆組13，主導杆組13由上至下依次設置有頂部法蘭盤1、主基座2、底部法蘭盤3和底座4；豎直主導杆組13外設置有撲展運動單元；所述的撲展運動單元包括與頂部法蘭盤1相連的頂部球鉸連杆6、與底部法蘭盤3相連的底部球鉸連杆7、螺栓杆11和撲水柔性片12構成；所述的螺栓杆11將頂部球鉸連杆6的末端、底部球鉸連杆7的頂端和撲水柔性片12三者相連；所述的撲水柔性片12設置有多組，其數量與螺栓杆11、頂部球鉸連杆6和底部球鉸連杆7個數相同；撲水柔性片12頂部安裝有基體，基體位於頂部法蘭盤1外部；
主基座2底部安裝有推動電機8，固定在底部法蘭盤3的一側的豎向杆10頂部的橫向杆9穿過推動電機8與另一側的豎向杆10底部相連，另一側的豎向杆10頂部與頂部法蘭盤1固定相連；所述的橫向杆9與豎向杆10之間設置有緩衝連片；推動電機8通過控制兩側的豎向杆10和橫向杆9，帶動頂部法蘭盤1和底部法蘭盤3在主導杆組13上相對運動。
主導杆組13內設置有2根豎直導杆。
螺栓杆11的連接點在撲水柔性片12內中部。
撲水柔性片12設置有6片。
頂部法蘭盤1、主基座2、底部法蘭盤3和底座4都為鏤空設置。便於減輕機體本身自重。
所述基體為半球形基體16。
推動電機8由內置預設程序的單片機控制。
環形基體5上設置有可以監測與障礙物距離的紅外傳感器。通過內置單片機的控制，將紅外傳感器發出後的信號進行接收，可以判斷水中障礙物的距離，從而根據信號進行障礙物躲避。
主基座2外罩有防水外殼15。
撲水柔性片12為雙層結構，內部設置有相同材質的條形輔助片17，兩者之間通過硬性連接片固定相連。
底座外安裝有展示底座15。
工作原理及具體操作如下：本實用新型中的推動電機8通過控制兩側的豎向杆10和橫向杆9，帶動頂部法蘭盤1和底部法蘭盤3在主導杆組13上相對運動。同時與頂部法蘭盤1相連的頂部球鉸連杆6、與底部法蘭盤3相連的底部球鉸連杆7和撲水柔性片12通過螺栓杆11也產生相對運動；由於撲水柔性片12表面的流線型設計，使設備整體推進時，阻力較小。同時頂部法蘭盤1，主基座2，底部法蘭盤3和底座4都為鏤空的設置也減輕了機體本身自重。
本實用新型優點：多組並行的驅動推動機構，能夠保證推進動作的均勻性；在進行水下行進時，本設備機動性高、工作噪聲小，水下作業隱蔽性高，結構簡單，成本較低，但環境適應力確很強。同時，本實用新型還可以應用於海洋科考、娛樂觀賞等領域，並可應用於研究海洋生物噴水推進流動控制機理的實驗平臺。
以上實施例僅用於說明本實用新型的技術方案，而非對其進行限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對於本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型所要求保護的技術方案的精神和範圍。