專利名稱：線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置及其仿生機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置及其仿生機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及在水中使用的仿生機構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種噪音小、推進(jìn)效率高的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置及其仿生機構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]仿生機構(gòu)指的是模擬生物運動的構(gòu)造形態(tài)和功能而制作的機構(gòu)。隨著人類在水面以及水下活動的增加，模仿魚類游動的裝置以及機構(gòu)越來越多，例如魚尾推進(jìn)裝置。與傳統(tǒng)的螺旋槳驅(qū)動相比，仿魚尾推進(jìn)裝置通過魚尾的往復(fù)擺動而產(chǎn)生推力，其擺動頻率低，噪音小，推進(jìn)效率高，不僅可實現(xiàn)推進(jìn)還可以對方向進(jìn)行控制。[0003]現(xiàn)有的仿魚尾推進(jìn)裝置僅可實現(xiàn)平面內(nèi)的擺動或波動，以模仿鰺科類魚尾的擺動或鰻狀類魚身的波動，但缺少可以在空間擺動以提供任意方向推力的推進(jìn)功能。[0004]例如，現(xiàn)有技術(shù)中包括魚形外殼、若干節(jié)骨架、電池和接收控制電路板的遙控多關(guān)節(jié)仿生機器魚，每節(jié)骨架由舵機、固定架和擺動連接架構(gòu)成。雖然這樣類型的設(shè)計可以實現(xiàn)平面內(nèi)魚尾的擺動或波動，但只能通過魚尾控制機器魚偏航方向，而不能控制機器魚俯仰方向。同時，該類設(shè)計的每一個關(guān)節(jié)需要一個驅(qū)動器，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制困難。[0005]又如，現(xiàn)有技術(shù)中包括A/D變換器、中央控制器、驅(qū)動器和彈性薄板的仿魚形的機器人控制尾鰭水下推進(jìn)裝置，通過控制彈性薄板的往復(fù)擺動，為機器魚提供向前推進(jìn)和左右轉(zhuǎn)彎方向的控制。但該類設(shè)計中，彈性薄板的擺動僅為平面擺動，只能控制左右轉(zhuǎn)彎，也無法控制機器魚俯仰運動。[0006]再如，現(xiàn)有技術(shù)中包括魚身、魚尾、重心改變裝置的三維運動仿生機器魚，通過魚尾的擺動提供向前的推力，通過重心改變裝置控制游動方向，以及現(xiàn)有技術(shù)中包括魚殼體、胸鰭、尾部、浮力調(diào)節(jié)部分的仿生機器魚，通過尾部的擺動提供推力，由電機帶動胸鰭拍動控制機器魚游動方向。雖然這兩種設(shè)計中的機器魚都可以實現(xiàn)三維運動，但其運動方向通過魚尾外的重心改變裝置或胸鰭控制，與單純依靠魚尾控制運動方向相比，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。[0007]通過上述分析可知，現(xiàn)有技術(shù)中的仿魚尾水下推進(jìn)機構(gòu)中魚尾只能實現(xiàn)平面內(nèi)的擺動或波動，為機器魚提供向前的推力和控制左右轉(zhuǎn)彎，而機器魚的俯仰大都需要由另外的系統(tǒng)進(jìn)行控制。因此，現(xiàn)有技術(shù)尚有待改進(jìn)和發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，可在推進(jìn)水下航行器的同時控制其偏航和俯仰方向。[0009]同時，本實用新型還提供一種使用驅(qū)動器數(shù)量少、結(jié)構(gòu)緊湊、易于控制的仿生機構(gòu)。[0010]本實用新型的技術(shù)方案如下:一種線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其中:該裝置包括柔性軟管、椎骨和驅(qū)動線，所述椎骨由一中心柱和非同一平面內(nèi)的至少三片翅片組成，所述中心柱上設(shè)置有中心孔，所述柔性軟管從所述中心孔中穿過以串連多節(jié)椎骨，所述椎骨的一端設(shè)置有凹球面，所述椎骨的另一端設(shè)置有凸球面，前一節(jié)椎骨的凸球面適配在后一節(jié)椎骨的凹球面中形成一球面關(guān)節(jié)，每一翅片上各設(shè)置有一線孔，同一側(cè)翅片上的線孔中由一根驅(qū)動線穿過，用于通過交替收緊放松不同側(cè)翅片上的驅(qū)動線，帶動所述椎骨繞相應(yīng)的球面關(guān)節(jié)朝不同方向轉(zhuǎn)動。[0011]所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其中:同一節(jié)椎骨后端面翅片的高度低于其前端面翅片的高度，且后一節(jié)椎骨前端面翅片的高度適配前一節(jié)椎骨后端面翅片的高度。[0012]所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其中:所述翅片上的線孔走向與該翅片的外邊沿走向相一致。[0013]所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其中:所述椎骨上翅片的數(shù)量設(shè)置為四片，并呈十字型均布在所述中心柱的側(cè)壁上。[0014]所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其中:位于所述椎骨凸球面一端的中心孔處設(shè)置有外喇叭口，所述外喇叭口的錐度與相鄰兩節(jié)椎骨之間的最大傾斜角度相一致。[0015]所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其中:所述凹球面位于所述椎骨的前端，所述凸球面位于所述椎骨的后端，該推進(jìn)裝置還包括連接在最后一節(jié)椎骨后端的末節(jié)椎骨，所述末節(jié)椎骨也由一中心柱和非同一平面內(nèi)的至少三片翅片組成，每一翅片上也各設(shè)置有一線孔，所述末節(jié)椎骨的前端設(shè)置有適配最后一節(jié)椎骨凸球面的凹球面，所述末節(jié)椎骨的后端設(shè)置為連通該凹球面的中心孔以適配所述柔性軟管穿過。[0016]所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其中:所述末節(jié)椎骨前端面翅片的高度適配最后一節(jié)椎骨后端面翅片的高度，所述末節(jié)椎骨后端面翅片的高度與該末節(jié)椎骨中心柱的側(cè)壁相齊平。[0017]所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其中:該推進(jìn)裝置還包括連接在所述末節(jié)椎骨后端面上的尾蓋，所述尾蓋上設(shè)置有適配插入所述末節(jié)椎骨中心孔的尾蓋中心柱以及適配該末節(jié)椎骨線孔以固定所述驅(qū)動線的尾蓋定位孔。[0018]一種仿生機構(gòu)，包括設(shè)置在尾部的推進(jìn)裝置，其特征在于:該推進(jìn)裝置設(shè)置為上述中任一項所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置。[0019]所述的仿生機構(gòu)，其中:該仿生機構(gòu)包括仿生機器魚。[0020]本實用新型所提供的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置及其仿生機構(gòu)，由于采用了柔性軟管串連具有球面關(guān)節(jié)要素的椎骨，并通過交替收緊放松椎骨不同翅片上的驅(qū)動線，帶動椎骨繞相應(yīng)的球面關(guān)節(jié)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，可形成任意方向的推力和拐彎，進(jìn)而實現(xiàn)了在推進(jìn)水下航行器的同時控制其偏航和俯仰方向，而且使用驅(qū)動器數(shù)量少、結(jié)構(gòu)緊湊、易于控制。


[0021]圖1是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置處于直線狀態(tài)下的立體圖。[0022]圖2是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用椎骨實施例的立體放大圖。[0023]圖3是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用椎骨的縱向剖視放大圖。[0024]圖4是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用球面關(guān)節(jié)處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的縱向剖視放大圖。[0025]圖5是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用末節(jié)椎骨的軸向剖視放大圖。[0026]結(jié)合圖6所示，圖6是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用尾蓋的軸向剖視放大圖。[0027]圖7是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置處于彎曲狀態(tài)下的立體圖。[0028]圖8是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置處于彎曲狀態(tài)下的剖視圖。
具體實施方式
[0029]以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
和實施例加以詳細(xì)說明，所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的具體實施方式
。[0030]如圖1所示，圖1是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置處于直線狀態(tài)下的立體圖，該線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置主要由一根柔性軟管1、多節(jié)椎骨3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-6，3-7, 3-8, 3-9, 3-10 和至少三根驅(qū)動線 2-1, 2-2 組成，所有椎骨 3-1, 3-2, 3-3，3-4，3-5，3-6，3-7, 3-8, 3-9, 3-10的結(jié)構(gòu)相似，所述柔性軟管I從這10節(jié)椎骨3-1, 3-2,3-3，3-4，3-5，3-6，3-7, 3-8, 3-9, 3-10中穿過，所述驅(qū)動線2-1, 2-2分別從這10節(jié)椎骨3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-6, 3-7, 3-8, 3-9, 3-10 上的翅片中穿過，所述驅(qū)動線 2-1，2-2 的一端用于連接在可收緊和放松的驅(qū)動器上，所述驅(qū)動線2-1，2-2的另一端固定在末節(jié)椎骨3-10后端的尾蓋4上。[0031]結(jié)合圖2所示，圖2是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用椎骨實施例的立體放大圖，以第一節(jié)椎骨3-1為例，所述節(jié)椎骨3-1可由一中心柱3-1-0和不在同一平面內(nèi)的至少三片翅片3-1-6組成，圖1所示椎骨3-1上的翅片3-1-6數(shù)量為四片，這四片翅片3-1-6可呈十字型均布在所述中心柱3-1-0的側(cè)壁上，所述中心柱3-1-0呈圓柱形，在所述中心柱3-1-0的中心位置處還設(shè)置有用于所述柔性軟管I穿過的中心孔3-1-4。[0032]結(jié)合圖3所示，圖3是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用椎骨的縱向剖視放大圖，仍以第一節(jié)椎骨3-1為例，在該椎骨3-1的每一翅片3-1-6上都設(shè)置一適配相應(yīng)驅(qū)動線穿過的線孔3-1-5，所述線孔3-1-5可沿所述中心柱的軸向或所述中心孔3-1-4的軸向設(shè)置；同時，所述椎骨3-1中心柱下端端面設(shè)置有一凹球面3-1-2，該凹球面3-1-2的底部與所述中心孔3-1-4相連通，所述椎骨3-1中心柱上端端面設(shè)置有一由凸球面3-1-1圍成的凸球部，所述中心孔3-1-4連通至該凸球部的頂端。[0033]較好的是，位于所述椎骨3-1凸球面3-1-1 —端的中心孔3-1-4 口部設(shè)置為外喇叭口 3-1-3，所述外喇叭口 3-1-3的錐度與相鄰兩節(jié)椎骨之間的最大傾斜角度相一致，以便于該推進(jìn)裝置在朝任意方向轉(zhuǎn)動到最大角度時各相鄰椎骨之間都為所述柔性軟管形成暢通的通道，避免因所述柔性軟管影響該推進(jìn)裝置的靈活性。[0034]較好的是，仍以第一節(jié)椎骨3-1為例，所述翅片3-1-6的縱截面輪廓呈直角梯形，即每一翅片3-1-6的外側(cè)邊呈斜邊設(shè)置，而該翅片3-1-6上的線孔3-1-5走向也可與傾斜的外側(cè)邊邊沿走向相一致，由此當(dāng)收緊驅(qū)動線時可使所有椎骨同側(cè)翅片上的線孔首尾相連，減少了錯位的線孔之間對驅(qū)動線所產(chǎn)生的阻力，提高了該推進(jìn)裝置的靈活性。[0035]結(jié)合圖4所示，圖4是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用球面關(guān)節(jié)處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的縱向剖視放大圖，前一節(jié)椎骨3-1的凸球面3-1-1適配在后一節(jié)椎骨3-2的凹球面3-2-2中形成一球面關(guān)節(jié)，同一側(cè)翅片(3-1-6和3_2_6)上的線孔(3_1_5和3-2-5)可由一根驅(qū)動線穿過，通過交替收緊放松不同側(cè)翅片上的驅(qū)動線，帶動所述椎骨3-2相對所述椎骨3-1繞相應(yīng)的球面關(guān)節(jié)朝不同方向轉(zhuǎn)動，而相鄰兩節(jié)椎骨(3-1和3-2)之間的最大傾斜角度可由同一側(cè)翅片(3-1-6和3-2-6)之間的間隙決定，前一節(jié)椎骨3-1同側(cè)翅片3-1-6的后端與后一節(jié)椎骨3-2同側(cè)翅片3-2-6的前端相接觸時的狀態(tài)，即為相鄰兩節(jié)椎骨(3-1和3-2)之間的最大傾斜角度。[0036]進(jìn)一步地，以所述凹球面3-1-2作為所述椎骨3-1的前端，所述凸球面3_1_1作為所述椎骨3-1的后端為例，較好的是，所述椎骨3-1后端面翅片3-1-6的高度低于該椎骨3-1前端面翅片3-1-6的高度，且后一節(jié)椎骨3-2前端面翅片3-2-6的高度適配前一節(jié)椎骨3-1后端面翅片3-1-6的高度，即相鄰椎骨的翅片由前向后依次變小，可有效提高該推進(jìn)裝置的靈活性。[0037]結(jié)合圖5所示，圖5是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用末節(jié)椎骨的軸向剖視放大圖，該末節(jié)椎骨3-10位于所述推進(jìn)裝置的末端，所述末節(jié)椎骨3-10也由一中心柱和非同一平面內(nèi)的至少三片翅片組成，每一翅片上也各設(shè)置有一線孔3-10-3，所述末節(jié)椎骨3-10的前端設(shè)置有適配最后一節(jié)椎骨凸球面的凹球面3-10-1，所述末節(jié)椎骨3-10的后端設(shè)置為連通該凹球面3-10-1的中心孔3-10-2以適配所述柔性軟管穿過。[0038]較好的是，所述末節(jié)椎骨3-10前端面翅片的高度適配最后一節(jié)椎骨后端面翅片的高度，所述末節(jié)椎骨3-10后端面翅片的高度與該末節(jié)椎骨3-10中心柱的側(cè)壁表面基本相齊平，可有效提高該推進(jìn)裝置的靈活性。[0039]進(jìn)一步地，結(jié)合圖6所示，圖6是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置所用尾蓋的軸向剖視放大圖，該推進(jìn)裝置還包括連接在前述末節(jié)椎骨3-10后端面上的尾蓋4，所述尾蓋4的大小與所述末節(jié)椎骨3-10中心柱后端面的大小相適配，可有效提高該推進(jìn)裝置的靈活性。所述尾蓋4上設(shè)置有適配插入所述末節(jié)椎骨3-10中心孔3-10-2的尾蓋中心柱4-1以及適配該末節(jié)椎骨3-10線孔3-10-3以固定所述驅(qū)動線的尾蓋定位孔4-2。[0040]如圖7所示，圖7是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置處于彎曲狀態(tài)下的立體圖，用所述柔性軟管I從所有椎骨3-1，3-2，3-3，3-4，3-5, 3-6, 3-7, 3-8, 3-9, 3-10的中心孔中穿過，將多節(jié)椎骨3-1，3-2，3-3，3-4，3-5, 3-6, 3-7, 3-8, 3-9, 3-10依次串連，并用尾蓋4封堵末節(jié)椎骨3-10的中心孔，最后分別用驅(qū)動線2-1，2-2，2-3，2-4從這些椎骨3-1，3-2，3-3，3-4，3-5, 3-6, 3-7, 3-8, 3-9, 3-10同一側(cè)翅片上的線孔中穿過，所述驅(qū)動線2-1，2-2，2-3，2-4 一端均固定在所述尾蓋4上，另一端分別與驅(qū)動器相連接。[0041]當(dāng)驅(qū)動線2-1收緊到最大，驅(qū)動線2-3放松到最大時，推進(jìn)裝置往驅(qū)動線2-1方向轉(zhuǎn)至最大；反之，當(dāng)驅(qū)動線2-3收緊到最大，驅(qū)動線2-1放松到最大時，推進(jìn)裝置往驅(qū)動線2-3方向轉(zhuǎn)至最大；通過驅(qū)動線2-1，2-3的交替收緊、放松，推進(jìn)裝置即可在水平面內(nèi)往復(fù)擺動。[0042]與此類似，結(jié)合圖8所示，圖8是本實用新型線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置處于彎曲狀態(tài)下的剖視圖，當(dāng)驅(qū)動線2-4收緊到最大，驅(qū)動線2-2放松到最大時，所有椎骨3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-6,3-7, 3-8, 3-9, 3-10繞各自的球面關(guān)節(jié)向驅(qū)動線2_4 —側(cè)轉(zhuǎn)動，直至相鄰椎骨之間的翅片相接觸，推進(jìn)裝置往驅(qū)動線2-4方向轉(zhuǎn)至最大，此時所述柔性軟管I也向驅(qū)動線2-4 —側(cè)彎曲至最大；反之，當(dāng)驅(qū)動線2-2收緊到最大，驅(qū)動線2-4放松到最大時，推進(jìn)裝置往驅(qū)動線2-2方向轉(zhuǎn)至最大；通過驅(qū)動線2-2，2-4的交替收緊放松，推進(jìn)裝置可在垂直平面內(nèi)往復(fù)擺動。[0043]而當(dāng)四條驅(qū)動線2-1，2-2，2-3，2-4協(xié)同交替收緊放松時，推進(jìn)裝置即可在水平和垂直平面任意往復(fù)擺動；推進(jìn)裝置擺動的幅度由驅(qū)動線2-1，2-2，2-3，2-4的收放程度決定，最大擺動幅度則由所述3-1，3-2，3-3，3-4，3-5, 3-6, 3-7, 3-8, 3-9, 3-10上的翅片決定。[0044]在擺動的過程中，這些椎骨上的翅片在該椎骨繞相應(yīng)的球面關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動時可起到拍打周圍水流的作用，而后一節(jié)椎骨的轉(zhuǎn)動角度均可在前一節(jié)椎骨的轉(zhuǎn)動角度上進(jìn)行累加，進(jìn)而可為水中航行器、仿生機器魚等仿生機構(gòu)提供向前的推動力，并由此控制其基本運動的方向?；具\動包括直線運動，左右拐彎和上下俯仰。[0045]直線運動:當(dāng)驅(qū)動線2-1，2-3在交替收緊放松的過程中，驅(qū)動線2-1的收緊放松程度與2-3的收緊放松程度相同時，推進(jìn)裝置在水平面內(nèi)擺動幅度相對稱；當(dāng)驅(qū)動線2-2，2-4在交替收緊放松的過程中，驅(qū)動線2-2的收緊放松程度與驅(qū)動線2-4的收緊放松程度相同時，推進(jìn)裝置在豎直平面內(nèi)擺動幅度相對稱；而當(dāng)四條驅(qū)動線2-1，2-2，2-3，2-4協(xié)同交替收緊放松時，同樣可以實現(xiàn)推進(jìn)裝置在水平面和垂直平面內(nèi)擺動幅度相對稱。在擺動幅度相對稱時，推進(jìn)裝置可為水中航行器提供向前的推力，使水中航行器沿直線運動。[0046]左右拐彎:當(dāng)驅(qū)動線2-1，2-3在交替收緊放松的過程中，驅(qū)動線2-1的收緊放松程度與驅(qū)動線2-3的收緊放松程度不相同時，推進(jìn)裝置在水平面內(nèi)擺動幅度不對稱。此時，推進(jìn)裝置提供的推力方向偏離水中航行器軸線方向，以帶動水中航行器在水平面內(nèi)左右拐彎。拐彎方向為擺動幅度較小的一側(cè)。例如，當(dāng)驅(qū)動線2-1的收緊程度小于驅(qū)動線2-3的收緊程度時，航行器就拐向驅(qū)動線2-1 —側(cè)，拐彎幅度受驅(qū)動線2-1，2-3收緊差異程度決定。[0047]上下俯仰:當(dāng)驅(qū)動線2-2，2-4在交替收緊放松的過程中，驅(qū)動線2_2的收緊放松程度與驅(qū)動線2-4的收緊放松程度不相同時，推進(jìn)裝置在垂直平面內(nèi)擺動幅度不對稱。此時，推進(jìn)裝置提供的推力方向偏離水中航行器軸線方向，以帶動水中航行器在垂直平面內(nèi)上下俯仰。俯仰方向為擺動幅度較小的一側(cè)。例如，當(dāng)驅(qū)動線2-2的收緊程度小于驅(qū)動線2-4的收緊程度時，航行器就向驅(qū)動線2-2 —側(cè)俯沖，俯沖幅度受驅(qū)動線2-2，2-4收緊差異程度決定。[0048]基于上述線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，本實用新型還提出了一種仿生機構(gòu)，該仿生機構(gòu)包括設(shè)置在尾部的推進(jìn)裝置，其中，所述推進(jìn)裝置設(shè)置為上述任一項實施例中所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置。[0049]在本實用新型仿生機構(gòu)的優(yōu)選實施方式中，以仿生機器魚為例，如圖7所示，所述柔性軟管I可采用圓柱形橡膠管制作，具有一定彈性，可做大變形彎曲，四條所述驅(qū)動線2-1，2-2，2-3，2-4可采用細(xì)鋼絲制作，而包括尾蓋4和末節(jié)椎骨3_10在內(nèi)的10節(jié)椎骨3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-6, 3-7, 3-8, 3-9, 3-10均可采用ABS等塑料制作。通過四條驅(qū)動線2-1，2-2，2-3，2-4的不對稱協(xié)同交替收緊放松，推進(jìn)裝置可提供任意方向的推力，從而可實現(xiàn)任意方向的拐彎。[0050]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不足以限制本實用新型的技術(shù)方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，可以根據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進(jìn)，而所有這些增減、替換、變換或改進(jìn)后的技術(shù)方案，都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其特征在于:該裝置包括柔性軟管、椎骨和驅(qū)動線，所述椎骨由一中心柱和非同一平面內(nèi)的至少三片翅片組成，所述中心柱上設(shè)置有中心孔，所述柔性軟管從所述中心孔中穿過以串連多節(jié)椎骨，所述椎骨的一端設(shè)置有凹球面，所述椎骨的另一端設(shè)置有凸球面，前一節(jié)椎骨的凸球面適配在后一節(jié)椎骨的凹球面中形成一球面關(guān)節(jié)，每一翅片上各設(shè)置有一線孔，同一側(cè)翅片上的線孔中由一根驅(qū)動線穿過，用于通過交替收緊放松不同側(cè)翅片上的驅(qū)動線，帶動所述椎骨繞相應(yīng)的球面關(guān)節(jié)朝不同方向轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其特征在于:同一節(jié)椎骨后端面翅片的高度低于其前端面翅片的高度，且后一節(jié)椎骨前端面翅片的高度適配前一節(jié)椎骨后端面翅片的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其特征在于:所述翅片上的線孔走向與該翅片的外邊沿走向相一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其特征在于:所述椎骨上翅片的數(shù)量設(shè)置為四片，并呈十字型均布在所述中心柱的側(cè)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其特征在于:位于所述椎骨凸球面一端的中心孔處設(shè)置有外喇叭口，所述外喇叭口的錐度與相鄰兩節(jié)椎骨之間的最大傾斜角度相一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其特征在于:所述凹球面位于所述椎骨的前端，所述凸球面位于所述椎骨的后端，該推進(jìn)裝置還包括連接在最后一節(jié)椎骨后端的末節(jié)椎骨，所述末節(jié)椎骨也由一中心柱和非同一平面內(nèi)的至少三片翅片組成，每一翅片上也各設(shè)置有一線孔，所述末節(jié)椎骨的前端設(shè)置有適配最后一節(jié)椎骨凸球面的凹球面，所述末節(jié)椎骨的后端設(shè)置為連通該凹球面的中心孔以適配所述柔性軟管穿過。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其特征在于:所述末節(jié)椎骨前端面翅片的高度適配最后一節(jié)椎骨后端面翅片的高度，所述末節(jié)椎骨后端面翅片的高度與該末節(jié)椎骨中心柱的側(cè)壁相齊平。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置，其特征在于:該推進(jìn)裝置還包括連接在所述末節(jié)椎骨后端面上的尾蓋，所述尾蓋上設(shè)置有適配插入所述末節(jié)椎骨中心孔的尾蓋中心柱以及適配該末節(jié)椎骨線孔以固定所述驅(qū)動線的尾蓋定位孔。
9.一種仿生機構(gòu)，包括設(shè)置在尾部的推進(jìn)裝置，其特征在于:該推進(jìn)裝置設(shè)置為如權(quán)利要求I至8中任一項所述的線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的仿生機構(gòu)，其特征在于:該仿生機構(gòu)包括仿生機器魚。
專利摘要本實用新型公開了線驅(qū)動多關(guān)節(jié)水下矢量推進(jìn)裝置及其仿生機構(gòu)，該推進(jìn)裝置包括柔性軟管、椎骨和驅(qū)動線，椎骨由中心柱和非同一平面內(nèi)的至少三片翅片組成，柔性軟管從中心柱上的中心孔中穿過以串連多節(jié)椎骨，椎骨的一端設(shè)有凹球面，另一端設(shè)有凸球面，前一節(jié)椎骨的凸球面適配在后一節(jié)椎骨的凹球面中形成球面關(guān)節(jié)，每一翅片上各設(shè)有一線孔，同一側(cè)翅片上的線孔中由一根驅(qū)動線穿過。由于采用了柔性軟管串連具有球面關(guān)節(jié)要素的椎骨，并通過交替收緊放松椎骨不同翅片上的驅(qū)動線，帶動椎骨繞相應(yīng)的球面關(guān)節(jié)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，可形成任意方向的推力和拐彎，進(jìn)而實現(xiàn)了在推進(jìn)水下航行器的同時控制其偏航和俯仰方向，而且使用驅(qū)動器數(shù)量少、結(jié)構(gòu)緊湊、易于控制。
文檔編號B63H1/36GK202966636SQ20122068110
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者李崢, 杜如虛 申請人:深圳市中科蓮花凈水科技有限公司