專利名稱：仿生長鰭波動推進實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及仿生機器魚技術(shù)領(lǐng)域，屬于機電一體化裝置，具體地說 為研究裸背鰻科、鰩科的游動機理和優(yōu)化控制方法而設(shè)計的一種仿生長 鰭波動推進實驗裝置。
背景技術(shù)：
對于魚類仿生學(xué)的研究在九十年代以前主要是開展理論方面的研究 工作。在九十年代以后，隨著電子技術(shù)、新型材料、機器人技術(shù)的快速 發(fā)展，仿生機器魚的研究在國內(nèi)外已逐步開展起來。在這方面取得較好
成果的有美國MIT大學(xué)的研究組為渦流控制和減阻機制研究而開發(fā)研制 的仿生機器金槍魚。美國東北大學(xué)利用形狀記憶合金和連桿機構(gòu)開發(fā)研 制的機器鰻魚。日本名古屋大學(xué)Fukuda教授開始了微型仿魚水下推進器 的研究，他先后研制出形狀記憶合金(SMA)驅(qū)動微型身體波動式水下推 進器和壓電陶瓷(PZT)驅(qū)動的雙鰭魚型微機器人。前面這些研究工作主要 針對高巡航速度和高游動效率的魚類開展研究工作，而針對高機動性的 魚類則研究和實驗系統(tǒng)研制工作相對較少。以裸背鰻科、鰩科為代表的 具有高機動性的魚類的研究工作具有特別的意義。在國內(nèi)，國防科技大 學(xué)針對"尼羅河魔鬼"魚開展的仿生長鰭游動運動研究最為突出，開發(fā) 了仿生長鰭游動裝置。日本大阪大學(xué)在鰩科魚類研究的基礎(chǔ)上研制了雙 側(cè)長鰭波動推進的機器人系統(tǒng)。美國西北大學(xué)也開發(fā)了長鰭波動推進實 驗裝置來檢測不同控制策略下長鰭產(chǎn)生的推進力。新加坡的NTU大學(xué)開 展了長鰭波動推進的研究工作，研制了相應(yīng)的長鰭波動推進機構(gòu)和實驗 裝置。美國專利US6089178A中也介紹了一種仿生長鰭的結(jié)構(gòu)，但與本 發(fā)明提出整套仿生長鰭波動推進實驗裝置在結(jié)構(gòu)、功能上都有很大的不 同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種仿生長鰭波動推進實驗裝置，該實驗裝 置中仿生長鰭機構(gòu)的控制節(jié)點多，實時性強，靈活多變，可以模仿柔性 長鰭的自由轉(zhuǎn)動、游動；沿隨動系統(tǒng)的導(dǎo)軌可以實現(xiàn)定向游動，繞自身
軸心的旋轉(zhuǎn)運動。
本發(fā)明的又一目的是，為模仿魚類運動/研究魚類運動的水動力學(xué)、 游動機理、運動控制方法提供實驗裝置，為制造效率高、機動性好、噪 音低、對環(huán)境擾動小的水下運輸設(shè)備提供基本的實驗平臺。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種仿生長鰭波動推進實驗裝置，包括仿生長鰭機構(gòu)、隨動系統(tǒng)和 機械連接件，能實現(xiàn)仿生長鰭機構(gòu)的前后游動和繞軸轉(zhuǎn)動；其仿生長鰭 機構(gòu)包括支撐架、多數(shù)個舵機、鰭條和鰭面；支撐架有兩個結(jié)構(gòu)相同的 平行的支撐桿，每一舵機兩端分別與平行的兩支撐桿內(nèi)側(cè)正交固接；
在每個支撐桿的上平面中部固設(shè)有連接板，由固接件將機械連接件 固定在支撐桿的連接板上，將機械連接件與仿生長鰭機構(gòu)固連；鰭條與 舵機的數(shù)目相同，每一舵機的輸出軸與一鰭條的上端相連接，各鰭條之 間由柔性薄膜覆蓋連接在一起構(gòu)成鰭面；
隨動系統(tǒng)包括吊架、導(dǎo)軌、滾動軸承、底板；
兩條平行的導(dǎo)軌置于水池上方或支撐物體上端；
^^架上端的框形橫梁兩側(cè)端經(jīng)滾動軸承與導(dǎo)軌表面動連接；
吊架上端的框形橫梁中部向下伸出一立體框架，立體框架底面固設(shè) 有一底板，底板中心與機械連接件相連，機械連接件相對隨動系統(tǒng)可相 對旋轉(zhuǎn)；使機械連接件與隨動系統(tǒng)連接。
所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其所述每一舵機兩端分別與平 行的兩支撐桿內(nèi)側(cè)正交固接，是每個支撐桿的側(cè)面設(shè)有兩排貫通的螺孔， 固定螺釘由外側(cè)向內(nèi)穿過該螺孔將舵機兩側(cè)與支撐桿內(nèi)側(cè)固定，舵機兩 側(cè)與平行的兩支撐桿正交。
所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其所述每一舵機兩端分別與平 行的兩支撐桿內(nèi)側(cè)正交固接，是舵機外殼呈T形，舵機輸出軸所在一端向兩側(cè)各延續(xù)伸出一凸臺，凸臺上與舵機輸出軸相對的側(cè)面配有連接塊， 連接塊上的至少一個螺孔和凸臺上的至少一個螺孔相適配，并以螺釘固 連；兩連接塊與支撐架的兩支撐桿相對的一側(cè)面各設(shè)有至少兩螺孔，兩 螺孔分別與支撐桿上兩排貫通的螺孔中的至少兩個通孔相適配，并各以 固定螺釘固連，使舵機兩側(cè)與支撐桿內(nèi)側(cè)固定，且舵機兩端與平行的兩 支撐桿正交。
所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其所述每一舵機的輸出軸與一 鰭條的上端相連接，是每一鰭條上端有一圓形盤，圓形盤一側(cè)垂直凸設(shè) 一軸套，軸套筒內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)齒，該內(nèi)齒與舵機輸出軸外周圓上的外齒相 適配；
輸出軸外端軸向有一螺孔，軸套底部中心，在圓形盤上有一螺孔， 兩螺孔相適配；將鰭條上端的軸套套在舵機的輸出軸上后，用固定螺釘
旋過兩螺孔將鰭條上端和舵機的輸出軸固定在一起。
所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其所述機械連接件，包括連接
螺桿、罩蓋、連接板、多數(shù)個螺孔和螺釘、軸承；
帽形罩蓋頂面中心設(shè)有通孔，下端側(cè)向延伸有圓環(huán)，圓環(huán)上均布有 多數(shù)個螺孔；罩蓋的容腔內(nèi)設(shè)有一盤形轉(zhuǎn)動軸承，其上表面與罩蓋頂面 下側(cè)動貼連，使罩蓋可在盤形轉(zhuǎn)動軸承上表面旋轉(zhuǎn)，以一連接螺桿先后 穿過轉(zhuǎn)動軸承中心孔、通孔，再與隨動系統(tǒng)固連接，使機械連接件與隨 動系統(tǒng)相連；
連接板中部設(shè)有多數(shù)個螺孔，該多數(shù)個螺孔與圓環(huán)上的多數(shù)個螺孔 相適配，以螺釘先后旋過兩相對的螺孔將罩蓋與連接板固接；連接板的 長度與支撐架的寬度等長，其長方向的兩端各設(shè)有固接件，將機械連接 件與仿生長鰭機構(gòu)相連。
所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其所述吊架上端的框形橫梁兩 側(cè)端經(jīng)滾動軸承與導(dǎo)軌表面動連接，是吊架上端的方框形橫梁兩側(cè)端各 固接在一長條狀支板的中部，支板以中軸線為界向下彎折一角度，折邊 兩端各設(shè)一通孔，螺桿穿過各通孔與一滾動軸承固連，滾動軸承與三角 形導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)面動連接。
所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其由微控制器實時生成各鰭條
7舵機的轉(zhuǎn)動角度控制命令，控制命令數(shù)據(jù)由微控制器發(fā)送給現(xiàn)場可編程門 陣列，由可編程門陣列將各舵機轉(zhuǎn)動角度控制命令轉(zhuǎn)換成實際控制舵機用 的脈寬調(diào)制信號，信號經(jīng)過驅(qū)動放大之后輸出給各個鰭條控制舵機驅(qū)動鰭 條擺動；通過微控制器實時給出不同舵機的擺動角度命令，通過可編程門 陣列和驅(qū)動放大電路，最終形成仿生長鰭機構(gòu)的鰭條和鰭面的波動運動。 所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其所述吊架的底板中心與機械連 接件相連，是底板中心有一螺孔，螺孔與機械連接件的連接螺桿相配合螺 接，或用螺母將穿過底板中心螺孔的螺桿固定在吊架底板上，使機械連接 件與隨動系統(tǒng)相連。
所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其所述固接件，為螺栓、螺孔。 本發(fā)明仿生長鰭波動推進實驗裝置的仿生長鰭機構(gòu)通過外部控制可 實現(xiàn)前后游動和繞自身中軸的轉(zhuǎn)動運動。用本發(fā)明可研究仿生長鰭機構(gòu)的 運動原理和優(yōu)化控制方法，也可進一步開發(fā)成為水下勘察機器人、娛樂機 器人等。


圖1是本發(fā)明的仿生長鰭波動推進實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的仿生長鰭機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的仿生長鰭機構(gòu)中舵機、支撐架和鰭條的相互連接關(guān)系 示意圖4是本發(fā)明的仿生長鰭機構(gòu)與隨動系統(tǒng)間的機械連接件結(jié)構(gòu)示意 圖；其中，圖4 (a)為機械連接件的立體圖，圖4 (b)為機械連接件內(nèi) 部各零件示意圖5是本發(fā)明的隨動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖7(a)、圖7(b)是本發(fā)明的控制系統(tǒng)電路圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對長鰭和隨動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)做出說明。本發(fā)明的一種仿生長鰭波動推進實驗裝置包含仿生長鰭機構(gòu)、隨動 系統(tǒng)和機械連接件。
圖1是本發(fā)明的仿生長鰭波動推進實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中，仿 生長鰭機構(gòu)l，隨動系統(tǒng)3，機械連接件2將仿生長鰭機構(gòu)與隨動系統(tǒng)連 接在一起。仿生長鰭機構(gòu)1是由多個舵機組成，每個舵機輸出軸與鰭條 固定在一起，所有的鰭條由一整塊彈性薄膜做成的鯖面連接在一起。隨 動系統(tǒng)由平行導(dǎo)軌對、吊架和滾動軸承組成；吊架通過兩側(cè)各二個滾動
軸承與平行導(dǎo)軌對接觸，并可沿導(dǎo)軌運動。機械連接件將仿生長鰭機構(gòu) 和隨動系統(tǒng)連接在一起。下面針對仿生長鰭機構(gòu)、機械連接件和隨動系
統(tǒng)三部分，通過圖2-5進一步詳細說明其結(jié)構(gòu)。
圖2、圖3為本發(fā)明的仿生長鰭機構(gòu)1結(jié)構(gòu)示意圖。其中，支撐架ll;
舵機12;連接塊13;連接塊13與舵機12連接用的固定螺釘14;連接 塊3與支撐架11連接用的固定螺釘15;鰭條與舵機輸出軸的固定螺釘 16;同機械連接件配合的固定用的螺孔17;鰭條18;鰭面19。仿生長 鰭機構(gòu)的支撐架11有兩個結(jié)構(gòu)相同的平行的支撐桿，每個支撐桿的側(cè)面
設(shè)有兩排貫通的螺孔，固定螺釘15由外側(cè)向內(nèi)穿過該螺孔將舵機12兩 側(cè)與支撐桿內(nèi)側(cè)固定，舵機12兩側(cè)與平行的兩支撐桿正交。在每個支撐 桿的上平面中部各設(shè)有數(shù)個螺孔，固定螺釘17與螺孔相配合將機械連接 件2固定在支撐桿的上平面。鰭條18與舵機12的數(shù)目相同，每一舵機12 的輸出軸與一鰭條18的上端相連接，各鰭條18之間由柔性薄膜覆蓋連 接在一起構(gòu)成鰭面19。
圖3繪出了一個舵機12、支撐架11的支撐桿和鰭條18的相互連接 關(guān)系示意圖。圖中，支撐架11;舵機12;連接塊13;鰭條18;連接塊 上與支撐架連接用的螺孔110;連接塊上與舵機連接用的螺孔111;支撐 架上與連接塊連接用的螺孔112;舵機上與連接塊連接用的螺孔113;舵 機輸出軸114;舵機輸出軸上與鰭條固定用的螺孔115;鰭條上的與舵機 輸出軸配合的軸套116;鰭條上用于與舵機輸出軸固定用的螺孔117。
舵機12外殼呈t形，舵機輸出軸114所在一側(cè)向兩端各延續(xù)伸出--凸臺，凸臺與舵機輸出軸114相對的一側(cè)配有連接塊13，連接塊13上的 兩個螺孔111和凸臺上的兩個螺孔113相適配，并各以螺釘14固連(參照圖2)。兩連接塊13與支撐架11的兩支撐桿相對的一側(cè)各設(shè)有兩螺孔 110，兩螺孔110分別與支撐桿上兩排貫通的螺孔中的兩個通孔112相適
配，并各以固定螺釘15固連(參照圖2)，使舵機12兩端與支撐桿內(nèi)側(cè) 固定，且舵機12兩端與平行的兩支撐桿正交。
每一鰭條18上端有一圓形盤，圓形盤一側(cè)垂直凸設(shè)一軸套116，軸 套筒內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)齒，該內(nèi)齒與舵機輸出軸114外周圓上的外齒相適配。 輸出軸114外端軸向有一螺孔115，軸套116底部中心，在圓形盤上有一 螺孔117，螺孔115和螺孔U7相適配。將鰭條18上端的軸套116套在 舵機12的輸出軸114上后，用固定螺釘16 (參照圖2)旋過螺孔117和 螺孔115將鰭條18上端和舵機12的輸出軸114固定在一起。
圖4是本發(fā)明的仿生長鰭機構(gòu)1與隨動系統(tǒng)3間的機械連接件2的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 (a)為機械連接件2的立體圖，圖4 (b)為機械連接
件2內(nèi)部各零件示意圖。其中，連接螺桿21;罩蓋22;連接板23;連
接板上與仿生長鰭機構(gòu)支撐架固定用的螺孔24;連接罩蓋與連接板的螺
釘25;罩蓋上的通孔26;罩蓋上與連接板固定用的螺孔27;軸承上的
軸孔28;軸承29;連接板上與罩蓋固定用的螺孔210。
帽形罩蓋22頂面中心設(shè)有通孔26，下端側(cè)向延伸有圓環(huán)，圓環(huán)上 均布有四個螺孔27。罩蓋22的容腔內(nèi)設(shè)有一盤形轉(zhuǎn)動軸承29，其上表 面與頂面下側(cè)動貼連，使罩蓋22可在盤形轉(zhuǎn)動軸承29上表面旋轉(zhuǎn)，以 一連接螺桿21先后穿過轉(zhuǎn)動軸承29中心孔、通孔26，再與隨動系統(tǒng)3 旋固連接，使機械連接件2與隨動系統(tǒng)3相連。
長方形連接板23中部設(shè)有四個螺孔210，螺孔210與螺孔27相適配， 以螺釘25先后旋過螺孔27、螺孔210將罩蓋22與連接板23固接。連接 板23的長度與支撐架11的寬度等長，其長方向的兩端各設(shè)有四個螺孔 24，螺孔24與支撐桿上的螺孔17 (參照圖2)相適配，以螺釘(圖未示 出)先后穿過螺孔24、螺孔17，將機械連接件2與仿生長鰭機構(gòu)l相連。
圖5是本發(fā)明的隨動系統(tǒng)3結(jié)構(gòu)示意圖；圖5中橢圓內(nèi)為吊架底面 底板的放大圖。隨動系統(tǒng)3包括，吊架31;三角形導(dǎo)軌32;安放導(dǎo)軌的
支撐物體33;滾動軸承34;滾動軸承與吊架連接的螺桿35;固定于吊
架上的底板36;機械連接件與吊架連接用的螺孔37。兩條平行的三角形導(dǎo)軌32，置于水池上方或支撐物體33上端。
框形吊架31上端的方框形橫梁兩側(cè)端各固接在一長條狀支板38的 中部，支板38以中軸線為界向下彎折60° ，折邊兩端各設(shè)一通孔(參 照圖l)，螺桿35穿過各通孔與一滾動軸承34固連，滾動軸承34與三角 形導(dǎo)軌32內(nèi)側(cè)面動連接。
框形吊架31上端的方框形橫梁中部向下伸出一立方形框架，立方形 框架底面固設(shè)有一底板36，底板36中心有一螺孔37，螺孔37與機械連 接件2的連接螺桿21相配合螺接，或用螺母將穿過螺孔37的螺桿21固 定在吊架底板36上，使機械連接件2與隨動系統(tǒng)3相連。
圖6給出了仿生長鰭機構(gòu)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。整個系統(tǒng)由微控制器、 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、驅(qū)動發(fā)動電路等幾部分組成。由微控制器 實時生成各鰭條舵機的轉(zhuǎn)動角度控制命令，控制命令數(shù)據(jù)由微控制器發(fā) 送給現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，由FPGA將各舵機轉(zhuǎn)動角度控制命令 轉(zhuǎn)換成實際控制舵機用的脈寬調(diào)制信號(PWM信號)，PWM信號經(jīng)過 驅(qū)動放大之后輸出給各個鰭條控制舵機驅(qū)動鰭條擺動。通過微控制器實 時給出不同舵機的擺動角度命令，通過FPGA和驅(qū)動放大電路，最終形 成仿生長鰭機構(gòu)的鰭條和鰭面的波動運動。
通過控制仿生長鰭機構(gòu)上電機的運動可以產(chǎn)生推力，推力可以使仿 生長鰭機構(gòu)帶動隨動系統(tǒng)中的吊架沿導(dǎo)軌運動，也可以使仿生長鰭機構(gòu) 以機械連接件2的螺桿21為軸自由轉(zhuǎn)動。
實施例
依據(jù)本發(fā)明所說明的機械結(jié)構(gòu)、控制電路結(jié)構(gòu)，制作了仿生長鰭波 動推進實驗裝置。其主要部分平行導(dǎo)軌32、吊架31、支撐架11采用不 銹鋼板材制成。連接塊13由鋁材制成。鰭面19采用了0.5毫米厚的膠皮 制成，鰭面19通過粘接劑與鰭條18固定在一起。鰭條18的驅(qū)動舵機12 采用FUTABA的S3003?？刂齐娐穲D如圖7所示，微控制器采用AVR系 列，選取FPGA為電機PWM信號產(chǎn)生模塊，采用充電電池作為電機、 控制電路的電源。
權(quán)利要求
1、一種仿生長鰭波動推進實驗裝置，包括仿生長鰭機構(gòu)、隨動系統(tǒng)和機械連接件，能實現(xiàn)仿生長鰭機構(gòu)的前后游動和繞軸轉(zhuǎn)動；其特征在于，仿生長鰭機構(gòu)包括支撐架、多數(shù)個舵機、鰭條和鰭面；支撐架有兩個結(jié)構(gòu)相同的平行的支撐桿，每一舵機兩端分別與平行的兩支撐桿內(nèi)側(cè)正交固接；在每個支撐桿的上平面中部固設(shè)有連接板，由固接件將機械連接件固定在支撐桿的連接板上，將機械連接件與仿生長鰭機構(gòu)固連；鰭條與舵機的數(shù)目相同，每一舵機的輸出軸與一鰭條的上端相連接，各鰭條之間由柔性薄膜覆蓋連接在一起構(gòu)成鰭面；隨動系統(tǒng)包括吊架、導(dǎo)軌、滾動軸承、底板；兩條平行的導(dǎo)軌置于水池上方或支撐物體上端；吊架上端的框形橫梁兩側(cè)端經(jīng)滾動軸承與導(dǎo)軌表面動連接；吊架上端的框形橫梁中部向下伸出一立體框架，立體框架底面固設(shè)有一底板，底板中心與機械連接件相連，機械連接件相對隨動系統(tǒng)可相對旋轉(zhuǎn)；使機械連接件與隨動系統(tǒng)連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其特征在于， 所述每一舵機兩端分別與平行的兩支撐桿內(nèi)側(cè)正交固接，是每個支撐桿 的側(cè)面設(shè)有兩排貫通的螺孔，固定螺釘由外側(cè)向內(nèi)穿過該螺孔將舵機兩 側(cè)與支撐桿內(nèi)側(cè)固定，舵機兩側(cè)與平行的兩支撐桿正交。
3、 如權(quán)利要求1所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其特征在于， 所述每一舵機兩端分別與平行的兩支撐桿內(nèi)側(cè)正交固接，是舵機外殼呈t形，舵機輸出軸所在一端向兩側(cè)各延續(xù)伸出一凸臺，凸臺上與舵機輸 出軸相對的側(cè)面配有連接塊，連接塊上的至少一個螺孔和凸臺上的至少 一個螺孔相適配，并以螺釘固連；兩連接塊與支撐架的兩支撐桿相對的 一側(cè)面各設(shè)有至少兩螺孔，兩螺孔分別與支撐桿上兩排貫通的螺孔中的 至少兩個通孔相適配，并各以固定螺釘固連，使舵機兩側(cè)與支撐桿內(nèi)側(cè) 固定，且舵機兩端與平行的兩支撐桿正交。
4、 如權(quán)利要求1所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其特征在于， 所述每一舵機的輸出軸與一鰭條的上端相連接，是每一鰭條上端有一圓形盤，圓形盤一側(cè)垂直凸設(shè)一軸套，軸套筒內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)齒，該內(nèi)齒與舵 機輸出軸外周圓上的外齒相適配；輸出軸外端軸向有一螺孔，軸套底部中心，在圓形盤上有一螺孔，兩螺孔相適配；將鰭條上端的軸套套在舵機的輸出軸上后，用固定螺釘旋過兩螺孔將鰭條上端和舵機的輸出軸固定在一起。
5、 如權(quán)利要求1所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其特征在于，所述機械連接件，包括連接螺桿、罩蓋、連接板、多數(shù)個螺孔和螺釘、軸承；帽形罩蓋頂面中心設(shè)有通孔，下端側(cè)向延伸有圓環(huán)，圓環(huán)上均布有 多數(shù)個螺孔；罩蓋的容腔內(nèi)設(shè)有一盤形轉(zhuǎn)動軸承，其上表面與罩蓋頂面 下側(cè)動貼連，使罩蓋可在盤形轉(zhuǎn)動軸承上表面旋轉(zhuǎn)，以一連接螺桿先后 穿過轉(zhuǎn)動軸承中心孔、通孔，再與隨動系統(tǒng)的底板中心固連接，使機械 連接件與隨動系統(tǒng)相連；連接板中部設(shè)有多數(shù)個螺孔，該多數(shù)個螺孔與圓環(huán)上的多數(shù)個螺孔 相適配，以螺釘先后旋過兩相對的螺孔將罩蓋與連接板固接；連接板的 長度與支撐架的寬度等長，其長方向的兩端各設(shè)有固接件，將機械連接 件與仿生長鰭機構(gòu)相連。
6、 如權(quán)利要求1所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其特征在于， 所述吊架上端的框形橫梁兩側(cè)端經(jīng)滾動軸承與導(dǎo)軌表面動連接，是吊架 上端的方框形橫梁兩側(cè)端各固接在一長條狀支板的中部，支板以中軸線 為界向下彎折一角度，折邊兩端各設(shè)一通孔，螺桿穿過各通孔與一滾動 軸承固連，滾動軸承與三角形導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)面動連接。
7、 如權(quán)利要求1或6所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其特征在于，由微控制器實時生成各鰭條舵機的轉(zhuǎn)動角度控制命令，控制命令數(shù) 據(jù)由微控制器發(fā)送給現(xiàn)場可編程門陣列，由可編程門陣列將各舵機轉(zhuǎn)動 角度控制命令轉(zhuǎn)換成實際控制舵機用的脈寬調(diào)制信號，信號經(jīng)過驅(qū)動放 大之后輸出給各個鰭條控制舵機驅(qū)動鰭條擺動；通過微控制器實時給出 不同舵機的擺動角度命令，通過可編程門陣列和驅(qū)動放大電路，最終形 成仿生長鰭機構(gòu)的鰭條和鰭面的波動運動。
8、 如權(quán)利要求1或5所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其特征在 于，所述吊架的底板中心與機械連接件相連，是底板中心有一螺孔，螺 孔與機械連接件的連接螺桿相配合螺接，或用螺母將穿過底板中心螺孔 的螺桿固定在吊架底板上，使機械連接件與隨動系統(tǒng)相連。
9、 如權(quán)利要求1或5所述的仿生長鰭波動推進實驗裝置，其特征在 于，所述固接件，為螺栓、螺孔。
全文摘要
本發(fā)明一種仿生長鰭波動推進實驗裝置，包括仿生長鰭機構(gòu)、隨動系統(tǒng)和機械連接件。隨動系統(tǒng)由吊架和平行導(dǎo)軌構(gòu)成；功能是作為仿生長鰭機構(gòu)的托架和運動導(dǎo)向，同時為測量仿生長鰭機構(gòu)的運動性能提供了方便。仿生長鰭機構(gòu)由多個舵機通過支撐架和連接塊固定在一起，每個舵機轉(zhuǎn)盤上裝有細長柱狀鰭條，一條寬度與鰭條長度一致的彈性薄膜將所有細長柱狀鰭條連接在一起；仿生長鰭機構(gòu)通過機械連接件與隨動系統(tǒng)中的吊架固定在一起。通過協(xié)調(diào)控制多個舵機可產(chǎn)生推進力，實現(xiàn)前后游動和繞自身中軸的轉(zhuǎn)動運動。用本發(fā)明可研究仿生長鰭機構(gòu)的運動原理和優(yōu)化控制方法，也可進一步開發(fā)成為水下勘查機器人、娛樂機器人等。
文檔編號G01M13/02GK101435739SQ20071017740
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者曹志強, 碩 王, 翔 董, 民 譚 申請人:中國科學(xué)院自動化研究所