本發(fā)明屬于水下航行器，具體涉及一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器。

背景技術(shù)：

1、單電機(jī)控制的水下吸附航行器是將仿生學(xué)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合的一種新型水下航行器，能夠多自由度運(yùn)動(dòng)，停留吸附，與傳統(tǒng)的螺旋槳和泵噴推進(jìn)器相比較，具有噪音低、擾動(dòng)小、自由度高、隨寄主運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

2、目前的水下航行器普遍只能直線運(yùn)動(dòng)，或垂直運(yùn)動(dòng)，無(wú)法做到多自由度運(yùn)動(dòng)，無(wú)法做到吸附在寄主體上。單電機(jī)控制的水下吸附航行器在資源開(kāi)采、海洋救援、環(huán)境保護(hù)、生物研究等領(lǐng)域應(yīng)用前景巨大。在生物研究領(lǐng)域，單電機(jī)控制的水下吸附航行器可以多角度自由吸附在鯨魚(yú)等大型魚(yú)類(lèi)軀體上，隨魚(yú)類(lèi)運(yùn)動(dòng)，觀察魚(yú)類(lèi)的生活情況。在海底運(yùn)輸領(lǐng)域，單電機(jī)控制的水下吸附航行器可以下潛吸附到海底運(yùn)輸管道上，觀察、修復(fù)海底管道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，解決普通螺旋槳推進(jìn)器無(wú)法多自由度運(yùn)動(dòng)、無(wú)法跟隨寄主體運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。

2、一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，包括仿生魚(yú)形航行器主體及水下吸附裝置；所述水下吸附裝置包括吸盤(pán)和真空機(jī)；所述吸盤(pán)通過(guò)液壓桿安裝在仿生魚(yú)形航行器主體的頭部下方；所述真空機(jī)安裝在仿生魚(yú)形航行器主體內(nèi)部，真空機(jī)通過(guò)軟管與吸盤(pán)連接；所述液壓桿與真空機(jī)由仿生魚(yú)形航行器主體內(nèi)部的控制模塊控制。

3、進(jìn)一步地，當(dāng)仿生魚(yú)形航行器主體運(yùn)動(dòng)至寄宿體壁面時(shí)，通過(guò)控制模塊控制液壓桿伸出使吸盤(pán)靠近寄宿體壁面，之后控制真空機(jī)工作，使吸盤(pán)吸附在寄宿體壁面上，之后控制液壓桿收縮，使仿生魚(yú)形航行器主體貼近寄宿體。

4、進(jìn)一步地，所述仿生魚(yú)形航行器主體包括依次連接的仿生魚(yú)頭、仿生軀干、仿生尾干和仿生魚(yú)尾；所述仿生魚(yú)頭左右兩側(cè)設(shè)有仿生水翼。

5、進(jìn)一步地，所述仿生魚(yú)頭、仿生軀干、仿生尾干、仿生魚(yú)尾之間兩兩互相由鉸接棚連接。

6、進(jìn)一步地，所述仿生魚(yú)頭外部下方安裝有第一聲吶，前方安裝有第二聲吶，用于仿生魚(yú)形航行器主體在水下航行時(shí)探測(cè)目標(biāo)寄宿體。

7、進(jìn)一步地，所述仿生魚(yú)頭內(nèi)部設(shè)有電機(jī)、單曲柄圓盤(pán)雙連桿機(jī)構(gòu)和對(duì)稱(chēng)式橫拉桿機(jī)構(gòu)；所述單曲柄圓盤(pán)雙連桿機(jī)構(gòu)包括曲柄圓盤(pán)、第一連桿、第二連桿和滑桿；所述對(duì)稱(chēng)式橫拉桿機(jī)構(gòu)包括橫拉圓盤(pán)、左側(cè)橫拉桿和右側(cè)橫拉桿；所述橫拉圓盤(pán)安裝在曲柄圓盤(pán)的上方，曲柄圓盤(pán)位于電機(jī)的上方，電機(jī)通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與曲柄圓盤(pán)的底面連接；所述曲柄圓盤(pán)的頂面上設(shè)有第一轉(zhuǎn)動(dòng)安裝軸，第一連桿和第二連桿的一端均套裝在第一轉(zhuǎn)動(dòng)安裝軸上，第二連桿的另一端與滑桿前端連接，第一連桿的另一端與左側(cè)仿生水翼的連接機(jī)構(gòu)連接；所述橫拉圓盤(pán)頂面圓心兩側(cè)分別設(shè)有第二轉(zhuǎn)動(dòng)安裝軸和第三轉(zhuǎn)動(dòng)安裝軸，所述左側(cè)橫拉桿一端套裝在第二轉(zhuǎn)動(dòng)安裝軸上，另一端與左側(cè)仿生水翼的連接機(jī)構(gòu)連接；所述右側(cè)橫拉桿一端套裝在第三轉(zhuǎn)動(dòng)安裝軸上，另一端與右側(cè)仿生水翼的連接機(jī)構(gòu)連接；所述仿生軀干內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)軌和齒輪齒條機(jī)構(gòu)；所述滑桿設(shè)置在導(dǎo)軌中，滑桿末端與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒條連接；所述仿生尾干內(nèi)部設(shè)有鏈輪機(jī)構(gòu)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒輪與鏈輪機(jī)構(gòu)的一端連接，鏈輪機(jī)構(gòu)的另一端通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)連接仿生魚(yú)尾。

8、進(jìn)一步地，所述左側(cè)仿生水翼的連接機(jī)構(gòu)與右側(cè)仿生水翼的連接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，左側(cè)仿生水翼的連接機(jī)構(gòu)包括左側(cè)滑塊把手、第三連桿和搖桿；所述第一連桿、左側(cè)橫拉桿與第三連桿的一端均安裝在左側(cè)滑塊把手上，第三連桿的另一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)副與搖桿一端連接，搖桿中部通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承嵌入仿生軀干的殼體中，搖桿另一端與舵機(jī)連接，舵機(jī)的輸出端與左側(cè)仿生水翼連接。

9、進(jìn)一步地，所述電機(jī)通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲柄圓盤(pán)的平面轉(zhuǎn)動(dòng)；曲柄圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)第一連桿將動(dòng)力傳遞給左側(cè)滑塊把手，使左側(cè)滑塊把手做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)左側(cè)橫拉桿將左側(cè)滑塊把手的往復(fù)直線移動(dòng)轉(zhuǎn)化為橫拉圓盤(pán)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)右側(cè)橫拉桿帶動(dòng)右側(cè)滑塊把手做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使左側(cè)仿生水翼與右側(cè)仿生水翼同頻率拍動(dòng)。

10、進(jìn)一步地，所述左側(cè)滑塊把手通過(guò)第三連桿將往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為搖桿的往復(fù)擺動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)左側(cè)仿生水翼往復(fù)擺動(dòng)。

11、進(jìn)一步地，所述橫拉圓盤(pán)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)通過(guò)第二連桿轉(zhuǎn)化為滑桿在導(dǎo)軌上的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滑桿的動(dòng)力通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)傳遞給仿生軀干，使仿生軀干做往復(fù)擺動(dòng)；齒輪齒條機(jī)構(gòu)還會(huì)將自身的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)鏈輪機(jī)構(gòu)傳遞給齒輪機(jī)構(gòu)，所述齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)有惰輪，改變從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從動(dòng)齒輪帶動(dòng)仿生魚(yú)尾做逆方向往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使仿生魚(yú)尾與仿生軀干的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同，實(shí)現(xiàn)仿生魚(yú)形航行器主體做s型運(yùn)動(dòng)。

12、本發(fā)明的有益效果在于：

13、本發(fā)明整體呈仿生魚(yú)形，仿生魚(yú)尾與仿生軀干的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同，可實(shí)現(xiàn)仿生魚(yú)形航行器主體做s型運(yùn)動(dòng)；仿生水翼由各種連桿機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)，并且在滑塊搖桿機(jī)構(gòu)尾部安裝舵機(jī)，使仿生水翼可以繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)在航行器底部安裝吸盤(pán)，使仿生魚(yú)形航行器主體吸附在船底、水下管道，潛航器等水下壁面上，能夠跟隨寄主體運(yùn)動(dòng)，隨時(shí)傳遞寄主體的位置。本發(fā)明無(wú)螺旋槳機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單，噪音小，動(dòng)力強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)特征：

1.一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：包括仿生魚(yú)形航行器主體及水下吸附裝置；所述水下吸附裝置包括吸盤(pán)(16)和真空機(jī)(17)；所述吸盤(pán)(16)通過(guò)液壓桿(18)安裝在仿生魚(yú)形航行器主體的頭部下方；所述真空機(jī)(17)安裝在仿生魚(yú)形航行器主體內(nèi)部，真空機(jī)(17)通過(guò)軟管(19)與吸盤(pán)(16)連接；所述液壓桿(18)與真空機(jī)(17)由仿生魚(yú)形航行器主體內(nèi)部的控制模塊控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：當(dāng)仿生魚(yú)形航行器主體運(yùn)動(dòng)至寄宿體壁面時(shí)，通過(guò)控制模塊控制液壓桿(18)伸出使吸盤(pán)(16)靠近寄宿體壁面，之后控制真空機(jī)(17)工作，使吸盤(pán)(16)吸附在寄宿體壁面上，之后控制液壓桿(18)收縮，使仿生魚(yú)形航行器主體貼近寄宿體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：所述仿生魚(yú)形航行器主體包括依次連接的仿生魚(yú)頭(1)、仿生軀干(2)、仿生尾干(3)和仿生魚(yú)尾(4)；所述仿生魚(yú)頭(1)左右兩側(cè)設(shè)有仿生水翼。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：所述仿生魚(yú)頭(1)、仿生軀干(2)、仿生尾干(3)、仿生魚(yú)尾(4)之間兩兩互相由鉸接棚連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：所述仿生魚(yú)頭(1)外部下方安裝有第一聲吶(20)，前方安裝有第二聲吶(21)，用于仿生魚(yú)形航行器主體在水下航行時(shí)探測(cè)目標(biāo)寄宿體。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：所述仿生魚(yú)頭(1)內(nèi)部設(shè)有電機(jī)(7)、單曲柄圓盤(pán)雙連桿機(jī)構(gòu)(9)和對(duì)稱(chēng)式橫拉桿機(jī)構(gòu)(10)；所述單曲柄圓盤(pán)雙連桿機(jī)構(gòu)(9)包括曲柄圓盤(pán)(901)、第一連桿(902)、第二連桿(903)和滑桿(904)；所述對(duì)稱(chēng)式橫拉桿機(jī)構(gòu)(10)機(jī)構(gòu)包括橫拉圓盤(pán)(1001)、左側(cè)橫拉桿(1003)和右側(cè)橫拉桿(1002)；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：所述左側(cè)仿生水翼(5)的連接機(jī)構(gòu)與右側(cè)仿生水翼(6)的連接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，左側(cè)仿生水翼(5)的連接機(jī)構(gòu)包括左側(cè)滑塊把手(906)、第三連桿(1101)和搖桿(1102)；所述第一連桿(902)、左側(cè)橫拉桿(1003)與第三連桿(1101)的一端均安裝在左側(cè)滑塊把手(906)上，第三連桿(1101)的另一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)副與搖桿(1102)一端連接，搖桿(1102)中部通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承嵌入仿生軀干(2)的殼體中，搖桿(1102)另一端與舵機(jī)(22)連接，舵機(jī)(22)的輸出端與左側(cè)仿生水翼(5)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：所述電機(jī)(7)通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)將垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲柄圓盤(pán)(901)的平面轉(zhuǎn)動(dòng)；曲柄圓盤(pán)(901)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)第一連桿(902)將動(dòng)力傳遞給左側(cè)滑塊把手(906)，使左側(cè)滑塊把手(906)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)左側(cè)橫拉桿(1003)將左側(cè)滑塊把手(906)的往復(fù)直線移動(dòng)轉(zhuǎn)化為橫拉圓盤(pán)(1001)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)右側(cè)橫拉桿(1002)帶動(dòng)右側(cè)滑塊把手(1004)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使左側(cè)仿生水翼(5)與右側(cè)仿生水翼(6)同頻率拍動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：所述左側(cè)滑塊把手(906)通過(guò)第三連桿(1101)將往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為搖桿(1102)的往復(fù)擺動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)左側(cè)仿生水翼(5)往復(fù)擺動(dòng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器，其特征在于：所述橫拉圓盤(pán)(1001)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)通過(guò)第二連桿(903)轉(zhuǎn)化為滑桿(904)在導(dǎo)軌(905)上的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滑桿(904)的動(dòng)力通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)(12)傳遞給仿生軀干(2)，使仿生軀干(2)做往復(fù)擺動(dòng)；齒輪齒條機(jī)構(gòu)(12)還會(huì)將自身的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)鏈輪機(jī)構(gòu)(13)傳遞給齒輪機(jī)構(gòu)(14)，所述齒輪機(jī)構(gòu)(14)設(shè)有惰輪，改變從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從動(dòng)齒輪帶動(dòng)仿生魚(yú)尾(4)做逆方向往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使仿生魚(yú)尾(4)與仿生軀干(2)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同，實(shí)現(xiàn)仿生魚(yú)形航行器主體做s型運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于水下航行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單電機(jī)控制的水下吸附航行器。本發(fā)明整體呈仿生魚(yú)形，仿生魚(yú)尾與仿生軀干的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同，可實(shí)現(xiàn)仿生魚(yú)形航行器主體做S型運(yùn)動(dòng)；仿生水翼由各種連桿機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)，并且在滑塊搖桿機(jī)構(gòu)尾部安裝舵機(jī)，使仿生水翼可以繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)在航行器底部安裝吸盤(pán)，使仿生魚(yú)形航行器主體吸附在船底、水下管道，潛航器等水下壁面上，能夠跟隨寄主體運(yùn)動(dòng)，隨時(shí)傳遞寄主體的位置。本發(fā)明無(wú)螺旋槳機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單，噪聲小，動(dòng)力強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：袁澤龍,張?chǎng)锡?孫聰,郭春雨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9