一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构

1.本实用新型涉及仿生鱼尾鳍驱动技术领域，具体涉及一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构。


背景技术：

2.机器鱼是根据仿生学原理设计制造的，它们身体在电机的推动下来回摆动，并用鳍和尾来改变它们的游动方向。机器鱼广泛已用于观赏、娱乐、水质监测、科学研究等领域。
3.目前机器鱼研究人员在机器鱼驱动方式上大都采用传统驱动方式中的电机驱动，是仿生机器鱼最成熟的驱动方式，其中包括直流电机驱动、伺服电机驱动、舵机驱动，这些驱动方式驱动的机器鱼游动性能好，但是噪声大，结构复杂，且在机器鱼尾鳍摆动增加到一定摆动频率后，很难在摆动频率上再进行突破。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的技术问题，本实用新型提供一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，包括安装架、转动模块、连接模块和摆动模块，所述安装架设置在机器鱼的尾部关节处，所述转动模块安装与安装架上，所述转动模块通过连接模块与摆动模块连接，所述摆动模块上固定连接有尾鳍，所述转动模块包括无刷电机定位盘、无刷电机固定架和无刷电机，所述无刷电机定位盘和无刷电机固定架均固定安装在安装架上，所述无刷电机的外壳端部与无刷电机定位盘定位安装，所述无刷电机的外壳侧部与无刷电机固定架固定安装，所述无刷电机的转轴通过连接模块与摆动模块连接。
5.优选的，所述连接模块包括转轴固定环、转轴连接杆和尾鳍摆动连接杆，所述转轴连接杆的一端通过转轴固定环与无刷电机的转轴固定连接，所述尾鳍摆动连接杆与转轴连接杆远离转轴的一端通过螺栓连接，所述尾鳍摆动连接杆与摆动模块铰接。
6.优选的，所述转轴连接杆为曲柄结构。
7.优选的，所述转轴连接杆与尾鳍摆动连接杆连接处设置有推力球轴承。
8.优选的，所述摆动模块包括光轴、光轴固定环和尾鳍连接块，所述光轴竖直穿过所述尾鳍连接块，且通过螺栓和螺母固定连接，所述光轴的两端通过光轴固定环与安装架转动连接，所述尾鳍摆动连接杆与尾鳍连接块的两侧通过销轴铰接，所述尾鳍固定安装于尾鳍连接块远离尾鳍摆动连接杆的一端，所述尾鳍连接块在无刷电机的转动下带动尾鳍绕光轴做往复摆动。
9.优选的，所述尾鳍摆动连接杆与尾鳍连接块连接处设置有推力球轴承。
10.优选的，所述无刷电机每转动一周，所述尾鳍连接块绕光轴往复摆动一次。
11.有益效果：
12.1、在本实用新型中，通过包括无刷电机定位盘、无刷电机固定架和无刷电机的转动模块以及连接模块、摆动模块和安装架的配合设置，能够将无刷电机的圆周运动转换成尾鳍的往复摆动运动，同时可以实现高频率摆动，方便用于探究高频驱动下机器鱼的水下
游动性能；另外本实用新型设计的结构简单，通过调整无刷电机定位盘与无刷电机固定架的尺寸，可以适用大功率、大扭矩、高转速的无刷电机驱动，同时运行噪音小，对环境友好。
13.2、在本实用新型中，通过推力球轴承的设置，能够使转轴连接杆与尾鳍摆动连接杆以及尾鳍摆动连接杆与尾鳍连接块之间的运动更平顺。
附图说明
14.图1为本实用新型整体安装结构示意图；
15.图2为本实用新型尾部关节处内部结构示意图；
16.图3为图2中a处详细结构示意图；
17.图4为本实用新型转轴连接杆结构示意图；
18.图5位本实用新型推力球轴承结构示意图。
19.图中：1、安装架；2、尾鳍；3、无刷电机定位盘；4、无刷电机固定架；5、无刷电机；6、转轴固定环；7、转轴连接杆；8、尾鳍摆动连接杆；9、光轴；10、光轴固定环；11、尾鳍连接块；12、推力球轴承。
具体实施方式
20.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
21.本实用新型提供一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，如图1至图5所示，包括安装架1、转动模块、连接模块和摆动模块，所述安装架1设置在机器鱼的尾部关节处，所述转动模块安装与安装架1上，所述转动模块通过连接模块与摆动模块连接，所述摆动模块上固定连接有尾鳍2，所述转动模块包括无刷电机定位盘3、无刷电机固定架4和无刷电机5，所述无刷电机定位盘3和无刷电机固定架4均固定安装在安装架1上，所述无刷电机5的外壳端部与无刷电机定位盘3定位安装，所述无刷电机5的外壳侧部与无刷电机固定架4固定安装，所述无刷电机5的转轴通过连接模块与摆动模块连接，通过调整无刷电机定位盘3和无刷电机固定架4的尺寸，可以匹配不同尺寸的无刷电机5；其中所述连接模块包括转轴固定环6、转轴连接杆7和尾鳍摆动连接杆8，所述转轴连接杆7为曲柄结构，所述转轴连接杆7的一端通过转轴固定环6与无刷电机5的转轴固定连接，所述尾鳍摆动连接杆8与转轴连接杆7远离转轴的一端通过螺栓连接，优选所述转轴连接杆7与尾鳍摆动连接杆8连接处设置有推力球轴承12，使两者之间运动更平顺，所述尾鳍摆动连接杆8与摆动模块铰接；其中所述摆动模块包括光轴9、光轴固定环10和尾鳍连接块11，所述光轴9的直径为5mm，所述光轴9竖直穿过所述尾鳍连接块11，且通过螺栓和螺母固定连接，所述光轴9的两端通过光轴固定环10与安装架1转动连接，所述尾鳍摆动连接杆8与尾鳍连接块11的两侧通过销轴铰接，具体所述尾鳍摆动连接杆8为门型结构，门型结构的两端分别通过销轴与尾鳍连接块11的两侧连接，优选所述尾鳍摆动连接杆8与尾鳍连接块11连接处设置有推力球轴承12，使两者之间运动更平顺，所述尾鳍2固定安装于尾鳍连接块11远离尾鳍摆动连接杆8的一端，所述尾鳍连接块11在无刷电机5的转动下带动尾鳍2绕光轴9做往复摆动，所述无刷电机5每转动一周，
所述尾鳍连接块11绕光轴9往复摆动一次。
22.在本实施例中，通过包括无刷电机定位盘3、无刷电机固定架4和无刷电机5的转动模块以及连接模块、摆动模块和安装架1的配合设置，能够将无刷电机5的圆周运动转换成尾鳍2的往复摆动运动，同时可以实现高频率摆动，方便用于探究高频驱动下机器鱼的水下游动性能；另外本实用新型设计的结构简单，通过调整无刷电机定位盘3与无刷电机固定架4的尺寸，可以适用大功率、大扭矩、高转速的无刷电机5驱动，同时运行噪音小，对环境友好。
23.工作过程，如图1至图4所示，无刷电机5转动时通过转轴固定环6带动曲柄结构的转轴连接杆7同步圆周转动，由于转轴连接杆7与尾鳍摆动连接杆8的一端采用螺栓固定连接，因此尾鳍摆动连接杆8与转轴连接杆7的连接端也会随着转轴连接杆7做同步圆周转动，而尾鳍摆动连接杆8的另一端是与尾鳍连接块11铰接，而尾鳍连接块11是套接在光轴9上，且随着光轴9与安装架1转动连接，因此当尾鳍摆动连接杆8的一端在圆周转动时，与之铰接连接的尾鳍连接块11会在光轴9的限位下，左右来回摆动。
24.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，包括安装架(1)、转动模块、连接模块和摆动模块，所述安装架(1)设置在机器鱼的尾部关节处，所述转动模块安装与安装架(1)上，所述转动模块通过连接模块与摆动模块连接，所述摆动模块上固定连接有尾鳍(2)，其特征在于，所述转动模块包括无刷电机定位盘(3)、无刷电机固定架(4)和无刷电机(5)，所述无刷电机定位盘(3)和无刷电机固定架(4)均固定安装在安装架(1)上，所述无刷电机(5)的外壳端部与无刷电机定位盘(3)定位安装，所述无刷电机(5)的外壳侧部与无刷电机固定架(4)固定安装，所述无刷电机(5)的转轴通过连接模块与摆动模块连接。2.根据权利要求1所述的一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，其特征在于，所述连接模块包括转轴固定环(6)、转轴连接杆(7)和尾鳍摆动连接杆(8)，所述转轴连接杆(7)的一端通过转轴固定环(6)与无刷电机(5)的转轴固定连接，所述尾鳍摆动连接杆(8)与转轴连接杆(7)远离转轴的一端通过螺栓连接，所述尾鳍摆动连接杆(8)与摆动模块铰接。3.根据权利要求2所述的一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，其特征在于，所述转轴连接杆(7)为曲柄结构。4.根据权利要求2所述的一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，其特征在于，所述转轴连接杆(7)与尾鳍摆动连接杆(8)连接处设置有推力球轴承(12)。5.根据权利要求3或4所述的一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，其特征在于，所述摆动模块包括光轴(9)、光轴固定环(10)和尾鳍连接块(11)，所述光轴(9)竖直穿过所述尾鳍连接块(11)，且通过螺栓和螺母固定连接，所述光轴(9)的两端通过光轴固定环(10)与安装架(1)转动连接，所述尾鳍摆动连接杆(8)与尾鳍连接块(11)的两侧通过销轴铰接，所述尾鳍(2)固定安装于尾鳍连接块(11)远离尾鳍摆动连接杆(8)的一端，所述尾鳍连接块(11)在无刷电机(5)的转动下带动尾鳍(2)绕光轴(9)做往复摆动。6.根据权利要求5所述的一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，其特征在于，所述尾鳍摆动连接杆(8)与尾鳍连接块(11)连接处设置有推力球轴承(12)。7.根据权利要求5所述的一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，其特征在于，所述无刷电机(5)每转动一周，所述尾鳍连接块(11)绕光轴(9)往复摆动一次。

技术总结
本实用新型属于仿生鱼尾鳍驱动技术领域，公开了一种无刷电机驱动机器鱼尾鳍摆动的结构，包括安装架、转动模块、连接模块和摆动模块，所述安装架设置在机器鱼的尾部关节处，转动模块安装与安装架上，转动模块通过连接模块与摆动模块连接，摆动模块上固定连接有尾鳍，转动模块包括无刷电机定位盘、无刷电机固定架和无刷电机，无刷电机定位盘和无刷电机固定架均固定安装在安装架上，无刷电机的外壳端部与无刷电机定位盘定位安装，无刷电机的外壳侧部与无刷电机固定架固定安装，无刷电机的转轴通过连接模块与摆动模块连接。本实用新型通过简单的机械构件，能够将无刷电机的转动，转换成机器鱼尾鳍的摆动，从而实现高频的摆动。从而实现高频的摆动。从而实现高频的摆动。


技术研发人员：袁争 宋加雷 陈昌耀 黎熠哲 李雨寒
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/6/2