本發明專利技術公開了一種柔性仿生骨盆推進機構以及仿海豹尾部驅動裝置，屬于水下航行器技術領域，柔性仿生骨盆推進機構包括仿生椎骨、回彈軸件、骨盆驅動線；若干仿生椎骨軸向設置，且相鄰的兩仿生椎骨構成轉動副；回彈軸件連接于相鄰的兩仿生椎骨之間，回彈軸件與仿生椎骨構成軸向脊柱，回彈軸件為軸向脊柱提供趨于軸向的回彈力；骨盆驅動線的連接于尾端的仿生椎骨，骨盆驅動線延伸至仿生骨盆單元的前方且對尾端的仿生椎骨施加位于回彈軸件側方的牽拉力。本發明專利技術所提出的柔性仿生骨盆推進機構的自身構造、水下行進的動作原理高度仿海豹軀體，相比現有常規機械傳動水下航行器，高效、動作柔順、靈活。靈活。靈活。
【技術實現步驟摘要】
一種柔性仿生骨盆推進機構以及仿海豹尾部驅動裝置
[0001]本專利技術屬于仿生水下機器人
，尤其涉及一種柔性仿生骨盆推進機構以及仿海豹尾部驅動裝置。
技術介紹
[0002]傳統水下航行器通過控制浮力和重浮心的變化，以及螺旋槳等機械結構提供的推進力，實現下沉、上浮、轉向等功能，但由于剛性機械結構的限制，其在環境適應性和機動性上存在欠缺，并且螺旋槳機器人產生較大噪聲和能量消耗的問題。仿生水下機器人作為新興研究領域，結合傳統機械結構與自然界生物運動行為，創造出更加接近自然界生物的高效、柔順、靈活的運動機構。
[0003]水下生物經過億萬年的進化，具有機動性和推進效率等方面的優越性，因此成為仿生研究的重要對象。海豹作為一種鰭足目哺乳動物，通過尾部運動提供推進力，具有極強的機動性和優秀的推進效率。其穩重而靈活的軀體運動機理具有較高的研究價值。然而，目前尚缺乏一種高度仿海豹的水下機器人，該機器人能夠在水下設計和運動控制中應用仿生原理，以提高水下航行器的機動性和推進效率，并減少噪聲和能量消耗。因此，需要一種新的技術來填補這一空白。
技術實現思路
[0004]針對現有技術存在的問題，本專利技術提供了一種解決傳統水下航行器在環境適應性和機動性上的不足以及噪音控制效果不佳的問題的柔性仿生骨盆推進機構以及仿海豹尾部驅動裝置。
[0005]本專利技術是這樣實現的，一種柔性仿生骨盆推進機構，其特征在于，包括仿生椎骨、回彈軸件、骨盆驅動線；若干所述仿生椎骨軸向設置，且相鄰的兩所述仿生椎骨構成轉動副；所述回彈軸件連接于相鄰的所述兩仿生椎骨之間，所述回彈軸件與所述仿生椎骨構成軸向脊柱，所述回彈軸件為所述軸向脊柱提供趨于軸向的回彈力；所述骨盆驅動線的連接于尾端的所述仿生椎骨，所述骨盆驅動線延伸至所述仿生骨盆單元的前方且對尾端的仿生椎骨施加位于所述回彈軸件側方的牽拉力。
[0006]本專利技術的優點和效果是：
[0007]本專利技術提出了一種柔性仿生骨盆推進機構，通過回彈軸件串聯仿生椎骨形成的并聯機構，以骨盆驅動線驅動。仿生椎骨構成軸向多關節結構，骨盆驅動線交替對單側施加拉力，從而在末端產生彎矩，通過骨盆驅動線和回彈軸件對其余仿生椎骨的限位和椎間連接件的支撐，帶動軸向脊柱產生彎曲形變，回彈軸件的彎曲形變將決定整個仿生骨盆單元的擺動情況。采用仿海豹骨骼的結構設計方案，骨盆單元的構造和動作原理高度仿生海豹軀體構造，從而實現了高度仿生的骨盆單元，為高度仿海豹水下機器人的設計提供了基礎。
[0008]在上述技術方案中，優選的，所述回彈軸件為聚氨酯棒，所述聚氨酯棒沿所述軸向脊柱的軸向延伸，所述聚氨酯棒連接于所述仿生椎骨之間。使用聚氨酯等柔性材料，高度模
仿了海豹行進過程中的柔順動作，在水中運動更加柔順，結構簡單且噪音小，靈活性高。
[0009]在上述技術方案中，優選的，相鄰的兩所述仿生椎骨通過豎向銷軸連接構成轉動副。
[0010]在上述技術方案中，優選的，仿生骨盆單元非擺動狀態下，所述豎向銷軸的軸線與所述軸向脊柱的軸線垂直相交，所述軸向脊柱的軸線的正上方和正下方分別設置所述回彈軸件。
[0011]在上述技術方案中，優選的，所述仿生椎骨包括椎骨本體和設于椎骨本體上部和下部的連接部，相鄰的兩所述仿生椎骨構成轉動副，所述回彈軸件是串聯同側所有所述連接部之間的聚氨酯棒；所述仿生椎骨的外側連接廓骨部，所述廓骨部的外側形成圓周向仿生外形輪廓。
[0012]本專利技術的另一目的，提出一種仿海豹尾部驅動裝置，包括自前向后軸向依次設置的驅動組件、仿生骨盆單元、仿生脛骨單元、仿生尾鰭單元，所述仿生骨盆單元為上述仿生骨盆推進機構。
[0013]在上述技術方案中，優選的，所述驅動組件包括骨盆驅動電機、尾鰭驅動電機、骨盆驅動轉盤和尾鰭驅動轉盤，所述骨盆驅動轉盤安裝于所述骨盆驅動電機并繞豎向軸向轉動，所述尾鰭驅動轉盤安裝于所述尾鰭驅動電機并繞橫向軸向轉動，所述骨盆驅動轉盤與延伸至仿生骨盆單元前方的所述骨盆驅動線前端連接。
[0014]在上述技術方案中，優選的，所述仿生脛骨單元包括仿生脛骨、脛骨連桿、脛骨驅動支架，脛骨驅動電機，脛骨驅動擺臂；兩所述仿生脛骨左右對稱設置于所述柔性仿生骨盆推進機構的尾部兩側，所述仿生脛骨的前端與所述柔性仿生骨盆推進機構的仿生椎骨通過豎向銷軸連接；所述脛骨驅動支架設置于兩所述仿生脛骨之間，所述脛骨驅動支架固定于所述柔性仿生骨盆推進機構的尾部，脛骨驅動電機安裝于所述脛骨驅動支架，所述脛骨驅動擺臂安裝于所述脛骨驅動電機的輸出軸，所述脛骨驅動擺臂分別通過所述脛骨連桿連接所述仿生脛骨并在脛骨驅動擺臂的兩側形成對稱的平面四連桿結構。
[0015]在上述技術方案中，優選的，所述仿生尾鰭單元包括尾鰭安裝件、尾趾、滑塊、外擺彈性件、展開彈性件，所述尾鰭安裝件通過豎向銷軸安裝于所述仿生脛骨的后端；所述滑塊以軸向滑動的方式安裝于所述尾鰭安裝件，所述滑塊與所述尾鰭驅動轉盤通過尾鰭驅動線連接，所述尾鰭驅動線通過拉力對所述滑塊施加軸向向前的拉力以及通過向前的滑塊對所述尾鰭安裝件施加向內擺動的拉力，所述外擺彈性件安裝于所述仿生脛骨的后端，所述外擺彈性件對所述括尾鰭安裝件施加向外擺動的彈性，所述展開彈性件安裝于所述尾鰭安裝件，所述展開彈性件對所述滑塊施加以軸向向后的彈性，至少兩所述尾趾通過橫向銷軸交接安裝于所述尾鰭安裝件的后部，所述尾趾形成自所述尾鰭安裝件向后的扇形構造，所述尾趾的前端與所述滑塊鉸接，軸向前向的所述滑塊驅動尾趾形成的扇形面收縮，軸向向后的所述滑塊驅動所述尾趾形成的扇形面展開。
附圖說明
[0016]圖1是裝備本專利技術所述的仿海豹尾部驅動裝置的仿海豹水下機器人的結構示意圖；
[0017]圖2是仿海豹水下機器人的內部結構示意圖；
[0018]圖3是仿海豹水下機器人的柔性外蒙皮的分段示意圖；
[0019]圖4是本專利技術中驅動組件的結構示意圖；
[0020]圖5是本專利技術中仿生柔性骨盆單元的結構示意圖；
[0021]圖6是本專利技術中仿生脛骨單元的結構示意圖；
[0022]圖7是本專利技術中仿生尾鰭單元的結構示意圖；
[0023]圖8是本專利技術中尾鰭單元的滑塊驅動部分結構示意圖；
[0024]圖9是本專利技術中尾鰭單元的尾趾結構示意圖。
具體實施方式
[0025]為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。
[0026]為傳統水下航行器在環境適應性和機動性上的不足以及噪音控制效果不佳的問題，本專利技術特提供一種柔性仿生骨盆推進機構，本專利技術所提出的仿生骨盆單元構造、水下行進的動作原理高度仿海豹，相比現有常規機械傳動水下航行器，高效，動作柔順、靈活。為了進一步說明本專利技術的結構，結合附圖詳細說明書如下：
[0027]請參閱圖1和圖2，在本實施例中，本專利技術所提出的仿生骨盆單元構成仿海豹尾部推進裝置的主要部分，仿海豹尾部推本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種柔性仿生骨盆推進機構，其特征在于，包括：仿生椎骨，若干所述仿生椎骨軸向設置，且相鄰的兩所述仿生椎骨構成轉動副；回彈軸件，所述回彈軸件連接于相鄰的所述兩仿生椎骨之間，所述回彈軸件與所述仿生椎骨構成軸向脊柱，所述回彈軸件為所述軸向脊柱提供趨于軸向的回彈力；骨盆驅動線，所述骨盆驅動線的連接于尾端的所述仿生椎骨，所述骨盆驅動線延伸至所述仿生骨盆單元的前方且對尾端的仿生椎骨施加位于所述回彈軸件側方的牽拉力。2.根據權利要求1所述的柔性仿生骨盆推進機構，其特征在于，所述回彈軸件為聚氨酯棒，所述聚氨酯棒沿所述軸向脊柱的軸向延伸，所述聚氨酯棒連接于所述仿生椎骨之間。3.根據權利要求2所述的柔性仿生骨盆推進機構，其特征在于，相鄰的兩所述仿生椎骨通過豎向銷軸連接構成轉動副。4.根據權利要求3所述的柔性仿生骨盆推進機構，其特征在于，仿生骨盆單元非擺動狀態下，所述豎向銷軸的軸線與所述軸向脊柱的軸線垂直相交，所述軸向脊柱的軸線的正上方和正下方分別設置所述回彈軸件。5.根據權利要求4所述的柔性仿生骨盆推進機構，其特征在于，所述仿生椎骨包括椎骨本體和設于椎骨本體上部和下部的連接部，相鄰的兩所述仿生椎骨構成轉動副，所述回彈軸件是串聯同側所有所述連接部之間的聚氨酯棒；所述仿生椎骨的外側連接廓骨部，所述廓骨部的外側形成圓周向仿生外形輪廓。6.一種仿海豹尾部驅動裝置，包括自前向后軸向依次設置的驅動組件、仿生骨盆單元、仿生脛骨單元、仿生尾鰭單元，所述仿生骨盆單元為權利要求1
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5任一所述的柔性仿生骨盆推進機構。7.根據權利要求6所述的仿海豹尾部驅動裝置，其特征在于，所述驅動組件包括骨盆驅動電機、尾鰭驅動電機、骨盆驅動轉盤和尾鰭驅動轉盤，所述骨盆驅動轉盤安裝于所述骨盆驅動電機...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉玉紅，王智杰，王樹新，王延輝，李厚存，楊紹瓊，牛文棟，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：
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