【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水下仿生驅動，具體涉及基于凸輪組及牙嵌式離合模塊的仿生波動鰭驅動裝置。
技術介紹
1、隨著人們對海洋資源開發的逐漸重視，水下探測裝置成為開發海洋資源必不可少的設備。水下探測裝置上必備航行裝配，傳統的水下航行裝置多采用舵機驅動和凸輪驅動兩種方案，普遍使用螺旋槳作為推進器，具有體積大、環境擾動大、推進效率低以及機動性隱蔽性差等缺點。本領域技術人員也致力于研究仿生驅動航行器，目前的仿生驅動航行器存在以下缺點：運動模式單一，環境適應性不強，這導致此類航行器不能較好的搭載其他功能，大大降低了仿生類航行器的實用性。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術提供基于凸輪組及牙嵌式離合模塊的仿生波動鰭驅動裝置，包括凸輪組模塊、牙嵌式離合模塊、鰭膜驅動模塊和外殼，凸輪組模塊包括若干個排成一排的雙面凸輪，相鄰的雙面凸輪通過螺紋銷連接，每個雙面凸輪滑動連接一個沉浮子組件，沉浮子組件通過自身底部的滾子沿雙面凸輪兩側的曲線槽移動而形成上下移動；鰭膜驅動模塊包括若干根連接臂、若干根鰭條和鰭膜，鰭條通過連接臂連接沉浮子組件，鰭膜套接在鰭條表面，使得沉浮子組件能帶動鰭膜運動；
2、牙嵌式離合模塊包括左離合部分、右離合部分、電磁鎖定位裝置和絲桿換擋模組，絲桿換擋模組帶動左離合部分的花鍵套一和右離合部分的花鍵套二移動，用于連接左離合部分或右離合部分的齒輪組，實現離合換擋操作；左離合部分的齒輪組和右離合部分的齒輪組分別連接凸輪組兩端的雙面凸輪，能夠帶動端部的雙面凸輪轉動。
3、可
4、螺紋孔的內壁設有內螺紋，所述螺紋銷為圓柱形，一端設有與內螺紋適配的外螺紋，能夠連接前一個雙面凸輪正面的螺紋孔；螺紋銷的另一端插入后一個雙面凸輪背面的圓弧形槽口，并能沿著圓弧形槽口移動，實現相鄰兩個雙面凸輪的連接以及相對運動。
5、進一步可選的，所述雙面凸輪的兩側面的曲線槽均為四階段運動曲線，修正正弦曲線沿著順時針方向依次包括停止段一、推程段一、停止段二和回程段一，回程段一的末端連接停止段一的始端，螺紋孔處于雙面凸輪的圓心與停止段二之間；
6、修正梯形曲線沿著順時針方向依次包括停止段三、推程段二、停止段四和回程段二，回程段二的末端連接停止段三的始端，圓弧形槽口處于雙面凸輪的圓心與停止段四之間；
7、停止段一與停止段三位置對應，停止段二與停止段四位置對應。
8、可選的，所述沉浮子組件包括沉浮柱、滑臺和兩個碳纖片，滑臺的頂部固定連接外殼的上端板，沉浮柱面對滑臺的側面可拆卸地連接凸條，滑臺面對沉浮柱的側面設有凹陷的導軌槽，凸條嵌入導軌槽內，使得沉浮柱能沿著導軌槽上下移動；
9、沉浮柱的底部設有至少一個通孔，圓柱銷插入該通孔內，圓柱銷的兩端分別設置一片碳纖片，碳纖片的底部設有滾子，一個沉浮子組件的兩個滾子分別嵌入同一個雙面凸輪兩側的曲線槽內，使得雙面凸輪的轉動帶動沉浮柱上下移動。沉浮子組件與雙面凸輪一一對應。
10、可選的，所述凸輪組模塊包括一排雙面凸輪、凸輪軸、軸承、軸套和舵機，凸輪軸穿過所有雙面凸輪圓心處的貫穿孔，將所有雙面凸輪連成一排；雙面凸輪轉動連接凸輪軸，雙面凸輪不隨凸輪軸轉動；
11、凸輪軸的兩端分別連接擴徑軸套和帶齒條擴徑軸套，擴徑軸套嵌入連接薄式直線軸承，帶齒條擴徑軸套嵌入連接開槽式直線軸承，使得齒條從開槽處伸出軸承；
12、開槽式直線軸承的旁邊安裝舵機，舵機的齒輪與齒條嚙合，使凸輪軸能帶動雙面凸輪沿凸輪軸的軸向運動。
13、可選的，所述鰭膜驅動模塊包括支撐平臺、光軸和若干個驅動桿組件，支撐平臺設在一排雙面凸輪的旁邊，且平行于凸輪軸，用于支撐光軸和驅動桿組件；支撐平臺的兩端分別設有一個帶座軸承，用于固定連接光軸的兩端，光軸平行于支撐平臺；
14、驅動桿組件包括連接臂、鰭條和鰭套，鰭套轉動連接在光軸上，鰭套套接在鰭條外側，鰭條的一端通過連接臂連接滑臺，另一端伸出外殼，且套接鰭套。
15、可選的，所述左離合部分包括左中軸、左端齒輪組、花鍵過渡輪一、花鍵套一和花鍵轂一；左端齒輪組包括三個齒輪，第一齒輪連接最左端的雙面凸輪正面的螺紋銷，第二齒輪轉動套接在左中軸上，且與第一齒輪嚙合，使得左離合部分能夠帶動雙面凸輪轉動，第三齒輪設在第二齒輪與花鍵過渡輪一之間；
16、花鍵套一套接在花鍵轂一和花鍵過渡輪一的外側，花鍵套一內部設有彈簧一，彈簧一一端連接花鍵過渡輪一，另一端固定在花鍵套一內部，以調節花鍵過渡輪一與第三齒輪的間距。
17、可選的，所述右離合部分包括右中軸、右端齒輪組、花鍵過渡輪二、花鍵套二和花鍵轂二；右端齒輪組包括四個齒輪，第四齒輪連接最右端的雙面凸輪背面的螺紋銷，第五齒輪轉動套接在右中軸上，且與第四齒輪嚙合，使得右離合部分能夠帶動雙面凸輪轉動，第五齒與花鍵過渡輪二之間依次設置第六齒輪和第七齒輪；
18、花鍵套二套接在花鍵轂二和花鍵過渡輪二的外側，花鍵套二內部設有彈簧二，彈簧二一端連接花鍵過渡輪二，另一端固定在花鍵套二內部，以調節花鍵過渡輪二與第七齒輪的間距。
19、可選的，所述電磁鎖定位裝置包括限止輪、平面盤、定位軸和電磁鎖，定位軸平行于右中軸，且固定連接外殼的后端板，定位軸貫穿限止輪和平面盤的圓心，平面盤處于電磁鎖與限止輪之間，限止輪和平面盤固定連接且能夠同步在定位軸上轉動；
20、電磁鎖的鎖舌的中心軸與凸輪軸平行且處于同一水平面上，鎖舌垂直于限止輪和平面盤；平面盤設有一道平直的溝槽，溝槽沿著平面盤的徑向設置，溝槽延伸至平面盤的邊緣，使得平面盤形成一道豁口，鎖舌伸出時能貫穿所述溝槽。
21、可選的，所述絲桿換擋模組包括絲桿、雙頭牙桿、兩個花鍵套保持架和至少一個絲桿保持架，絲桿平行于雙頭牙桿，兩個花鍵套保持架分別安裝在花鍵套一和花鍵套二的外側，雙頭牙桿的兩頭分別連接兩個花鍵套保持架；絲桿連接絲桿保持架，以固定絲桿的上下位置，絲桿的一端連接步進電機，絲桿通過兩對碳纖片連接雙頭牙桿，步進電機能夠通過絲桿和雙頭牙桿驅動花鍵套一和花鍵套二。一對碳纖片為兩片碳纖片。
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1.基于凸輪組及牙嵌式離合模塊的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，包括凸輪組模塊、牙嵌式離合模塊、鰭膜驅動模塊和外殼，凸輪組模塊包括若干個排成一排的雙面凸輪，相鄰的雙面凸輪通過螺紋銷連接，每個雙面凸輪滑動連接一個沉浮子組件，沉浮子組件通過自身底部的滾子沿雙面凸輪兩側的曲線槽移動而形成上下移動；鰭膜驅動模塊包括若干根連接臂、若干根鰭條和鰭膜，鰭條通過連接臂連接沉浮子組件，鰭膜套接在鰭條表面，使得沉浮子組件能帶動鰭膜運動；
2.根據權利要求1所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述雙面凸輪為扁平的圓盤形，且圓心處設有一個貫穿孔，雙面凸輪的兩個側面都具有向雙面凸輪內部凹陷的曲線槽，雙面凸輪的正面具有修正正弦曲線槽和凹陷的螺紋孔，雙面凸輪的背面具有修正梯形曲線槽和凹陷的圓弧形槽口；
3.根據權利要求2所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述雙面凸輪的兩側面的曲線槽均為四階段運動曲線，修正正弦曲線沿著順時針方向依次包括停止段一、推程段一、停止段二和回程段一，回程段一的末端連接停止段一的始端，螺紋孔處于雙面凸輪的圓心與停止段二之間；
4.根據權利要求2所
5.根據權利要求3所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述凸輪組模塊包括一排雙面凸輪、凸輪軸、軸承、軸套和舵機，凸輪軸穿過所有雙面凸輪圓心處的貫穿孔，將所有雙面凸輪連成一排；雙面凸輪轉動連接凸輪軸，雙面凸輪不隨凸輪軸轉動；
6.根據權利要求4所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述鰭膜驅動模塊包括支撐平臺、光軸和若干個驅動桿組件，支撐平臺設在一排雙面凸輪的旁邊，且平行于凸輪軸，用于支撐光軸和驅動桿組件；支撐平臺的兩端分別設有一個帶座軸承，用于固定連接光軸的兩端，光軸平行于支撐平臺；
7.根據權利要求1所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述左離合部分包括左中軸、左端齒輪組、花鍵過渡輪一、花鍵套一和花鍵轂一；左端齒輪組包括三個齒輪，第一齒輪連接最左端的雙面凸輪正面的螺紋銷，第二齒輪轉動套接在左中軸上，且與第一齒輪嚙合，使得左離合部分能夠帶動雙面凸輪轉動，第三齒輪設在第二齒輪與花鍵過渡輪一之間；
8.根據權利要求7所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述右離合部分包括右中軸、右端齒輪組、花鍵過渡輪二、花鍵套二和花鍵轂二；右端齒輪組包括四個齒輪，第四齒輪連接最右端的雙面凸輪背面的螺紋銷，第五齒輪轉動套接在右中軸上，且與第四齒輪嚙合，使得右離合部分能夠帶動雙面凸輪轉動，第五齒與花鍵過渡輪二之間依次設置第六齒輪和第七齒輪；
9.根據權利要求8所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述電磁鎖定位裝置包括限止輪、平面盤、定位軸和電磁鎖，定位軸平行于右中軸，且固定連接外殼的后端板，定位軸貫穿限止輪和平面盤的圓心，平面盤處于電磁鎖與限止輪之間，限止輪和平面盤固定連接且能夠同步在定位軸上轉動；
10.根據權利要求8所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述絲桿換擋模組包括絲桿、雙頭牙桿、兩個花鍵套保持架和至少一個絲桿保持架，絲桿平行于雙頭牙桿，兩個花鍵套保持架分別安裝在花鍵套一和花鍵套二的外側，雙頭牙桿的兩頭分別連接兩個花鍵套保持架；絲桿連接絲桿保持架，以固定絲桿的上下位置，絲桿的一端連接步進電機，絲桿通過兩對碳纖片連接雙頭牙桿，步進電機能夠通過絲桿和雙頭牙桿驅動花鍵套一和花鍵套二。
...【技術特征摘要】
1.基于凸輪組及牙嵌式離合模塊的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，包括凸輪組模塊、牙嵌式離合模塊、鰭膜驅動模塊和外殼，凸輪組模塊包括若干個排成一排的雙面凸輪，相鄰的雙面凸輪通過螺紋銷連接，每個雙面凸輪滑動連接一個沉浮子組件，沉浮子組件通過自身底部的滾子沿雙面凸輪兩側的曲線槽移動而形成上下移動；鰭膜驅動模塊包括若干根連接臂、若干根鰭條和鰭膜，鰭條通過連接臂連接沉浮子組件，鰭膜套接在鰭條表面，使得沉浮子組件能帶動鰭膜運動；
2.根據權利要求1所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述雙面凸輪為扁平的圓盤形，且圓心處設有一個貫穿孔，雙面凸輪的兩個側面都具有向雙面凸輪內部凹陷的曲線槽，雙面凸輪的正面具有修正正弦曲線槽和凹陷的螺紋孔，雙面凸輪的背面具有修正梯形曲線槽和凹陷的圓弧形槽口；
3.根據權利要求2所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述雙面凸輪的兩側面的曲線槽均為四階段運動曲線，修正正弦曲線沿著順時針方向依次包括停止段一、推程段一、停止段二和回程段一，回程段一的末端連接停止段一的始端，螺紋孔處于雙面凸輪的圓心與停止段二之間；
4.根據權利要求2所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述沉浮子組件包括沉浮柱、滑臺和兩個碳纖片，滑臺的頂部固定連接外殼的上端板，沉浮柱面對滑臺的側面可拆卸地連接凸條，滑臺面對沉浮柱的側面設有凹陷的導軌槽，凸條嵌入導軌槽內，使得沉浮柱能沿著導軌槽上下移動；
5.根據權利要求3所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述凸輪組模塊包括一排雙面凸輪、凸輪軸、軸承、軸套和舵機，凸輪軸穿過所有雙面凸輪圓心處的貫穿孔，將所有雙面凸輪連成一排；雙面凸輪轉動連接凸輪軸，雙面凸輪不隨凸輪軸轉動；
6.根據權利要求4所述的仿生波動鰭驅動裝置，其特征在于，所述鰭膜驅動模...
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