一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置及其调节方法

1.本发明涉及水下机器人推进装置，具体是涉及一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置及其调节方法。


背景技术：

2.水下机器人在海洋资源开发中扮演着非常重要的角色，其推进方式是水下机器人研究领域的热点。传统的水下机器人大多采用螺旋桨推进方式,而螺旋桨推进器具有能耗高、综合效率低等特点,限制了水下机器人的作业范围。近年来，通过研究水下生物的运动机理,设计出了仿照水下生物运动的扑翼推进方式，此外，通过对水下滑翔机的研究，滑翔推进技术也是水下机器人推进方式的一种。目前，国内外研究人员将扑翼推进技术和滑翔推进技术二者相互结合，使得水下机器人具备扑翼推进和滑翔推进两种运动模式。
3.现有技术中，专利申请号为201910363631.2的中国专利，公开了一种仿蝠鲼的水陆两栖水下机器人，通过曲柄摇杆机构和柔性橡胶的组合实现仿蝠鲼的鳍式推进结构，既可以作为水下运动推进器,又可以实现机器人的地面环境的爬行运动，使其具有水陆两栖特性，但该水下机器人的曲柄摇杆机构运动过程中扑翼的摆动幅值固定不变，且相邻扑翼之间的相位差同样保持不变，因为无法调节扑翼摆动幅值和相位差，对调节水下机器人前进速度和推力大小造成影响。
4.又如专利申请号为201910834487.6的中国专利，公开了一种基于弧面自由端及轴向旋转交叉簧片的仿生鳍推进机构，其由舵机驱动，通过采用多级被动弯曲以及轴向旋转机构作为该结构的鳍条，从而模拟鱼类胸鳍的运动，实现推进，但该机构的每个鳍条都需要一个独立的舵机进行驱动，当所有鳍条同时进行摆动时，需要精确的控制，须配置复杂的控制系统。


技术实现要素：

5.发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种欠驱动且灵活性好的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置及其调节方法。
6.本发明还提供一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置的调节方法。
7.技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，包括固定轴、若干依次套设于固定轴上的鳍条、与鳍条相对位置固定的第一动力模块、第二动力模块、幅值调节模块和相位差调节模块，所述幅值调节模块包括套设于鳍条上的滑块、带动滑块沿鳍条移动的第一传动装置，第一传动装置包括若干第一传动单元，每个鳍条上均设置一个滑块，每个滑块由一个第一传动单元带动，每个第一传动单元之间通过内软轴连接，第一动力模块驱动幅值调节模块转动，幅值调节模块转动使得滑块在鳍条上的移动，从而驱动鳍条绕固定轴转动，实现水下扑翼；
8.所述相位差调节模块包括若干第二传动单元，第二传动单元包括锥齿轮筒、与锥齿轮筒配合的齿轮传动装置、相互啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，每个第二传动单元的
锥齿轮筒之间通过外软轴连接，锥齿轮筒转动通过齿轮传动装置带动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮和从动锥齿轮分别与相邻的两个鳍条的第一传动单元固定连接，主动锥齿轮和从动锥齿轮的转轴相互垂直，主动锥齿轮转动带动相邻的两个第一传动单元反向转动，通过滑块使得相邻两个鳍条反向转动；
9.所述第二动力模块包括幅值驱动模块和相位差驱动模块，幅值驱动模块驱动第一传动装置带动滑块移动，相位差驱动模块驱动锥齿轮筒转动。
10.进一步的，所述第一传动单元包括转动轴ⅲ、固定套设于转动轴上的锥齿轮ⅲ、与锥齿轮ⅲ相互啮合的锥齿轮ⅳ、与锥齿轮ⅳ固定连接的滚珠丝杠ⅰ、套设于滚珠丝杠ⅰ外的固定筒ⅰ，所述固定筒ⅰ与滚珠丝杠ⅰ螺纹连接，且固定筒ⅰ远离滚珠丝杠的一端与第一动力模块固定连接，第一动力模块驱动固定筒ⅰ转动，固定筒ⅰ的转轴平行于固定轴；所述滑块套设于转动轴ⅲ外，幅值驱动模块驱动转动轴ⅲ转动，通过锥齿轮ⅲ和锥齿轮ⅳ带动滚珠丝杠ⅰ转动，滚珠丝杠ⅰ相对固定筒ⅰ移动，带动转动轴ⅲ相对固定筒ⅰ移动，从而带动滑块在鳍条上移动。所述第一传动单元还包括套设于固定筒ⅰ外的滑动筒ⅰ，滑动筒ⅰ远离固定筒ⅰ设置端盖ⅰ，端盖ⅰ设置通孔用于滚珠丝杠ⅰ穿过，端盖ⅰ上固定设置立式轴承座ⅱ，所述转动轴ⅲ安装于立式轴承座ⅱ内。
11.进一步的，所述转动轴ⅲ上还设置有与锥齿轮ⅲ、锥齿轮ⅳ、滚珠丝杠ⅰ、固定筒ⅰ关于滑块对称设置的锥齿轮
ⅹ
、锥齿轮
ⅸ
、滚珠丝杠ⅱ、固定筒ⅱ，锥齿轮
ⅹ
、锥齿轮
ⅸ
、滚珠丝杠ⅱ、固定筒ⅱ之间的连接关系与锥齿轮ⅲ、锥齿轮ⅳ、滚珠丝杠ⅰ、固定筒ⅰ之间的连接关系相同。
12.进一步的，所述锥齿轮筒套设于转动轴ⅲ外侧，并开设通孔用于滚珠丝杠ⅰ的穿出及转动，所述外软轴套设于内软轴外侧，所述滑块套设于锥齿轮筒外侧，锥齿轮筒上固定设置锥齿纹，所述齿轮传动装置包括与锥齿轮筒上的锥齿纹啮合的锥齿轮ⅵ、与锥齿轮ⅵ固定连接的转动轴ⅳ、与转动轴ⅳ固定连接的转动筒ⅰ、套设于转动筒ⅰ外侧并周向定位的转动筒ⅱ，主动锥齿轮与转动筒ⅱ固定连接，且主动锥齿轮与锥齿轮ⅵ同转轴转动，所述转动筒ⅰ与第一传动单元的滑动筒ⅰ轴向固定，转动筒ⅱ与第一传动单元的固定筒ⅰ轴向固定，从动锥齿轮与另一个相邻传动单元的固定筒ⅱ固定连接。
13.进一步的，所述第二动力模块包括驱动电机ⅱ、电磁切换装置，幅值驱动模块和相位差驱动模块由驱动电机ⅱ共同驱动，所述幅值驱动模块包括与转动轴ⅲ一端固定连接的锥齿轮ⅱ、与锥齿轮ⅱ啮合的锥齿轮ⅰ，所述相位差驱动模块包括与锥齿轮筒的锥齿纹啮合的锥齿轮
ⅴ
，所述锥齿轮ⅰ和锥齿轮
ⅴ
均套设于驱动电机ⅱ的输出轴上，并通过电磁切换装置得电失电切换锥齿轮ⅰ和锥齿轮
ⅴ
是否与驱动电机ⅱ的输出轴固定连接。
14.进一步的，所述驱动电机ⅱ输出轴套设有内齿轮ⅰ、内齿轮ⅱ、内齿轮ⅲ，内齿轮ⅰ和内齿轮ⅱ位于内齿轮ⅲ两侧，且与第一传动单元固定连接，所述内齿轮ⅲ与驱动电机ⅱ输出轴固定连接，所述锥齿轮ⅰ位于内齿轮ⅰ和内齿轮ⅲ之间，锥齿轮
ⅴ
位于内齿轮ⅱ和内齿轮ⅲ之间，且锥齿轮ⅰ和锥齿轮
ⅴ
两侧均固定连接磁力吸附直齿轮，内齿轮ⅰ靠近锥齿轮ⅰ一侧、内齿轮ⅱ靠近锥齿轮
ⅴ
一侧、内齿轮ⅲ两侧均设置与磁力吸附直齿轮啮合的齿纹凹槽，内齿轮ⅰ、内齿轮ⅱ、内齿轮ⅲ均设置电磁控制装置，电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮；
15.内齿轮ⅲ中的电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮，锥齿轮ⅰ或锥齿轮
ⅴ
与驱
动电机ⅱ输出轴固定连接；
16.内齿轮ⅰ、内齿轮ⅱ中的电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮，锥齿轮ⅰ或锥齿轮
ⅴ
锁定。
17.本发明还采用一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置的调节方法，包括以下步骤：
18.(1)确定调节后的工作模式，包括扑翼模式和滑翔模式，扑翼模式包括急回模式和正弦模式，滑翔模式包括变摆角模式和变攻角模式；
19.(2)根据选定的工作模式，调节装置参数；装置参数包括滑块与固定轴之间的距离、相邻鳍条之间的角度差、第一动力模块驱动第一传动单元的角速度。
20.进一步的，所述扑翼模式中的急回模式的调节方法为：确定调节后的目标参数包括扑翼急回系数k、扑翼弦向波数n、扑翼运动周期t，根据扑翼急回系数k调节滑块与固定轴之间的距离，根据扑翼弦向波数n调节相邻鳍条之间的角度差，根据扑翼运动周期t调节第一动力模块驱动第一传动单元的角速度；
21.所述扑翼模式中的正弦模式的调节方法为：确定调节后的鳍条目标运动规律，得到鳍条摆动幅值a和实时角速度，根据鳍条摆动幅值a，调节滑块与固定轴之间的距离，根据鳍条实时角速度，调节第一动力模块驱动第一传动单元的实时角速度。
22.进一步的，所述滑翔模式中的变摆角模式的调节方法为：确定调节后的扑翼摆角，调节相邻鳍条之间的角度差为零，根据扑翼摆角计算滑块与固定轴之间的理论距离，若理论距离大于或等于可调节范围中的最小值，则调节滑块与固定轴之间达到理论距离，且调节鳍条角度；若理论距离小于可调节范围中的最小值，则取最小值；
23.所述滑翔模式中的变攻角模式的调节方法为：确定调节后的扑翼攻角，调节相邻鳍条之间的角度差为设定值，根据扑翼攻角调节第一个鳍条的摆角。
24.有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是通过一个动力模块驱动多个传动单元进行调节作用，相较于传统的每个鳍条配备一个独立舵机进行驱动，减少了驱动源，且无需复杂的控制系统，减小了装置的整体体积，提高了能源利用率，减少了机电系统故障率和自重。通过滑块移动便于灵活地调节幅值的大小。采用多对锥齿轮啮合传动调节相邻扑翼之间的相位差，相较于传统曲轴结构相位差不可改变，锥齿轮啮合传动既可以调节相位差，又可以做到瞬时传动比恒定，工作平稳性较高，传动效率高，使得整体装置结构紧凑。采用电磁控制装置可实现齿轮啮合自动锁死，限制锥齿轮和螺旋传动机构转动，便于扑翼摆动幅值、相位差保持恒定。
附图说明
25.图1是本发明水下扑翼滑翔装置带辅助框架的整体结构示意图。
26.图2是本发明水下扑翼滑翔装置的整体结构示意图。
27.图3是本发明中第一调节模块(包括第一动力模块)调节鳍条示意图。
28.图4是本发明中第一调节模块(包括第一动力模块)调节鳍条局部放大示意图。
29.图5是本发明中第一调节模块(包括第二动力模块)结构示意图。
30.图6是本发明中第一调节模块(包括第二动力模块)结构的纵向剖视图。
31.图7是本发明中第二动力模块结构示意图。
32.图8是本发明中第二动力模块结构的纵向剖视图。
33.图9是本发明中第二调节模块结构示意图。
34.图10是本发明中第二调节模块结构的纵向剖视图。
35.图11是本发明中第一调节模块与第二调节模块连接传动示意图。
36.图12是本发明中第一调节模块与第二调节模块连接传动的纵向剖视图。
37.图13是本发明中控制鳍条的机构运动简图。
38.图14是本发明中鳍条运动的极限位置示意图。
39.图15是本发明中调节方法流程图。
40.图16(a)是本发明中滑翔模式中的变攻角模式的机构尺寸侧视图；图16(b)是本发明中滑翔模式中的变攻角模式的机构尺寸主视图；图16(c)是本发明中滑翔模式中的变攻角模式的机构尺寸立体视图。
41.图17(a)是本发明中扑翼模式中的正弦模式的仿真调节伸缩筒角位置试验结果曲线图；图17(b)是本发明中扑翼模式中的正弦模式的仿真调节伸缩筒角速度试验结果曲线图；图17(c)是本发明中扑翼模式中的正弦模式的仿真调节扑翼摆动角位置试验结果曲线图；图17(d)是本发明中扑翼模式中的正弦模式的仿真调节扑翼摆动角速度试验结果曲线图。
具体实施方式
42.实施例1
43.本实施例中一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，包括固定轴21、若干依次套设于转轴上的鳍条22、两个动力模块和调节模块等，调节模块沿着第一动力模块等间距分布，在本实施例中以十个调节模块，即十根鳍条22为例进行说明。
44.如图1和图2所示，本实施例中水下扑翼滑翔装置，包括第一动力模块1、第二动力模块6，第一调节模块10、第二调节模块11、第三调节模块12、第四调节模块13、第五调节模块14、第六调节模块15、第七调节模块16、第八调节模块17、第九调节模块18、第十调节模块19沿着第一个动力模块1等间距分布，且第二调节模块11、第三调节模块12、第四调节模块13、第五调节模块14、第六调节模块15、第七调节模块16、第八调节模块17、第九调节模块18、第十调节模块19结构相同，而第一调节模块10与第二调节模块11、第三调节模块12、第四调节模块13、第五调节模块14、第六调节模块15、第七调节模块16、第八调节模块17、第九调节模块18、第十调节模块19结构不相同。十个调节模块在第一动力模块1作用下，同时进行转动，在第二动力模块6工作时，通过锥齿轮啮合传动，螺旋传动机构，便可调节扑翼幅值和相位差。每个调节模块均包括第一传动单元和第二传动单元。
45.如图3至图6所示，本实施例中单独一个调节模块调节一个鳍条，以第一调节模块10调节鳍条22为例进行说明，第一动力模块1包括驱动电机ⅰ24、连接于驱动电机ⅰ24输出端的联轴器ⅰ25、设置于联轴器ⅰ25另一端的立式轴承座ⅰ26、设置于立式轴承座ⅰ26另一端的转动轴ⅰ29，转动轴ⅰ29通过联轴器ⅰ25与驱动电机ⅰ24输出轴固定连接，驱动电机ⅰ24带动转动轴ⅰ29转动，驱动电机ⅰ24通过螺栓螺母紧固在铝型材框架27上(此处铝型材框架27为装置模型的辅助框架，在实际使用中可以固定于水下机器人的机身上)，立式轴承座ⅰ26通过螺栓螺母紧固在铝型材框架27上，转动轴ⅰ29与第一调节模块10固定一体，第二动力模块6
通过圆环ⅰ32和圆环ⅱ33固定在第一调节模块10上，转动滑块20套设于锥齿轮筒ⅰ39外，在锥齿轮筒ⅰ39上转动，并且轴向固定，鳍条22端部固定设置细圆柱杆，滑块侧边套设于细圆柱杆上，滑块20与细圆柱杆之间配合进行滑动，且鳍条22中间部分在固定轴21上进行转动，鳍条22在固定轴21上的两边各加入1个卡簧，限制其轴向移动，固定轴21由轴承座23支撑其旋转，轴承座23通过螺栓螺母固定在铝型材框架27上。
46.如图5和图6所示，本实施例中第一调节模块10包括伸缩筒ⅰ55由固定筒ⅰ28和套设于固定筒ⅰ28外侧的滑动筒ⅰ31组成，滑动筒ⅰ31在固定筒ⅰ28外滑动改变伸缩筒ⅰ55的长度，滑动筒ⅰ31与端盖ⅰ50通过螺栓紧固，伸缩筒ⅱ56由固定筒ⅱ53和套设于固定筒ⅱ53外侧的滑动筒ⅱ51组成，滑动筒ⅱ51在固定筒ⅱ53外滑动改变伸缩筒ⅱ56的长度，滑动筒ⅱ51与端盖ⅱ57通过螺栓紧固，转动轴ⅰ29与固定筒ⅰ28下端固定连接，从动锥齿轮54与固定筒ⅱ53下端固定连接，滚珠丝杠ⅰ30位于卧式轴承座ⅰ46内转动，穿过端盖ⅰ50的孔隙，设置于固定筒ⅰ28内侧，与固定筒ⅰ28内侧的螺纹孔连接，锥齿轮ⅳ43通过垫片、螺母与滚珠丝杠ⅰ30紧固，卧式轴承座ⅰ46通过螺栓固定在端盖ⅰ50上，滚珠丝杠ⅰ30、固定筒ⅰ28和锥齿轮ⅳ43组成螺旋传动机构，滚珠丝杠ⅱ52位于卧式轴承座ⅱ49内转动，穿过端盖ⅱ57的孔隙，设置于固定筒ⅱ53内侧，与固定筒ⅱ53内侧的螺纹孔连接，锥齿轮
ⅸ
48通过垫片、螺母与滚珠丝杠ⅱ52紧固，卧式轴承座ⅱ49通过螺栓固定在端盖ⅱ57上，滚珠丝杠ⅱ52、固定筒ⅱ53和锥齿轮
ⅸ
48组成螺旋传动机构，转动轴ⅲ42上有周向定位于其的锥齿轮ⅱ38、锥齿轮ⅲ44、锥齿轮
ⅹ
47，锥齿轮ⅱ38、锥齿轮ⅲ44、锥齿轮
ⅹ
47同步转动，锥齿轮ⅱ38与锥齿轮ⅰ37啮合传动，锥齿轮ⅲ44与锥齿轮ⅳ43啮合传动，锥齿轮
ⅹ
47与锥齿轮
ⅸ
48啮合传动，转动轴ⅲ42穿过锥齿轮筒ⅰ39的孔隙，立式轴承座ⅱ45和立式轴承座ⅲ119承担转动轴ⅲ42的转动。本实施例中伸缩筒ⅰ55和伸缩筒ⅱ56可以通过电动、气动等其他方式改变伸缩长度，每个调节模块的滑动筒之间通过软轴连接，也可以实现一个动力模块驱动多个调节模块实现多个伸缩筒的伸缩，从而实现滑块20在鳍条22上的移动。
47.立式轴承座ⅱ45通过螺栓螺母紧固在端盖ⅰ50上，立式轴承座ⅲ119通过螺栓螺母紧固在端盖ⅱ57上，锥齿轮ⅰ37与锥齿轮ⅱ38啮合传动，锥齿轮
ⅴ
36与锥齿轮筒ⅰ39啮合传动，立式轴承座ⅳ40和立式轴承座
ⅴ
41承担锥齿轮筒ⅰ39的转动，立式轴承座ⅳ40通过螺栓螺母紧固在端盖ⅰ50上，立式轴承座
ⅴ
41通过螺栓螺母紧固在端盖ⅱ57上，锥齿轮筒ⅰ39与立式轴承座ⅱ45和立式轴承座ⅲ119之间开有孔，锥齿轮筒ⅰ39与滚珠丝杠ⅰ30和滚珠丝杠ⅱ52之间开有孔，锥齿轮筒ⅰ39转动时不会与立式轴承座ⅱ45、立式轴承座ⅲ119、滚珠丝杠ⅰ30、滚珠丝杠ⅱ52之间产生干涉。
48.如图6至图8所示，本实施例中第二动力模块6包括驱动电机ⅱ34，连接于驱动电机ⅱ34输出端的联轴器ⅱ35，连接于联轴器ⅱ35另一端的转动轴ⅱ58，驱动电机ⅱ34带动转动轴ⅱ58转动，驱动电机ⅱ34通过圆环ⅱ33固定连接于滑动筒ⅰ31上，内齿轮ⅲ60在转动轴ⅱ58上的两边各加入1个卡簧，限制其轴向移动，内齿轮ⅲ60与转动轴ⅱ58之间通过平键ⅰ76连接，内齿轮ⅲ60在转动轴ⅱ58上周向转动，锥齿轮ⅰ37一侧设置有一个直齿轮ⅰ72，直齿轮ⅰ72在转动轴ⅱ58上，既可以周向转动，又可以轴向移动，直齿轮ⅰ72与直齿轮ⅲ68通过丝杠ⅰ70和丝杠ⅲ71固定连接，直齿轮ⅲ68设置在锥齿轮ⅰ37另一侧，直齿轮ⅲ68在转动轴ⅱ58上，既可以周向转动，又可以轴向移动，直齿轮ⅲ68与内齿轮ⅲ60内啮合传动，直齿轮ⅰ72两侧添加螺母、垫片紧固在丝杠ⅰ70和丝杠ⅲ71上，直齿轮ⅲ68两侧添加螺母、垫片紧固在
丝杠ⅰ70和丝杠ⅲ71上，丝杠ⅰ70和丝杠ⅲ71穿过锥齿轮ⅰ37孔隙，直齿轮ⅰ72一侧设置有与直齿轮ⅰ72齿轮相配合的内齿轮ⅰ61，内齿轮ⅰ61通过丝杠
ⅴ
62、丝杠ⅵ63与内齿轮ⅱ59轴向固定连接，分别在内齿轮ⅰ61与内齿轮ⅱ59在丝杠
ⅴ
、丝杠ⅵ的两端添加螺母、垫片，以保证紧固，且内齿轮ⅱ59通过圆环ⅰ32固定连接于端盖ⅰ50上，内齿轮ⅰ61内部开槽设有电磁控制装置ⅰ73，内齿轮ⅲ60内部开槽左侧设有电磁控制装置ⅲ77，当电磁控制装置ⅰ73得电，电磁控制装置ⅲ77失电时，电磁控制装置ⅲ77失去磁力，电磁控制装置ⅰ73产生磁力吸附直齿轮ⅰ72、直齿轮ⅲ68、丝杠ⅰ70和丝杠ⅲ71轴向运动，直齿轮ⅲ68与内齿轮ⅲ60脱离内啮合，直齿轮ⅰ72与内齿轮ⅰ61内啮合，由于内齿轮ⅰ61固定不动，因此啮合后的直齿轮ⅰ72将自锁，则锥齿轮ⅰ37将停止转动，当电磁控制装置ⅰ73失电，电磁控制装置ⅲ77得电时，电磁控制装置ⅰ73失去磁力，电磁控制装置ⅲ77产生磁力吸附直齿轮ⅰ72、直齿轮ⅲ68、丝杠ⅰ70和丝杠ⅲ71反向运动，直齿轮ⅰ72将脱离内齿轮ⅰ61，直齿轮ⅲ68与内齿轮ⅲ60内啮合，锥齿轮ⅰ37将继续转动，锥齿轮
ⅴ
36一侧设置有一个直齿轮ⅱ65，直齿轮ⅱ65在转动轴ⅱ58上，既可以周向转动，又可以轴向移动，直齿轮ⅱ65与直齿轮ⅳ69通过丝杠ⅱ66和丝杠ⅳ67固定连接，直齿轮ⅳ69设置在锥齿轮
ⅴ
36另一侧，直齿轮ⅳ69在转动轴ⅱ58上，既可以周向转动，又可以轴向移动，直齿轮ⅳ69与内齿轮ⅲ60内啮合传动，直齿轮ⅱ65两侧添加螺母、垫片紧固在丝杠ⅱ66和丝杠ⅳ67上，直齿轮ⅳ69两侧添加螺母、垫片紧固在丝杠ⅱ66和丝杠ⅳ67上，丝杠ⅱ66和丝杠ⅳ67穿过锥齿轮
ⅴ
36孔隙，直齿轮ⅱ65一侧设置有与直齿轮ⅱ65齿轮大小形状相同的内齿轮ⅱ59，内齿轮ⅱ59内部开槽设有电磁控制装置ⅱ64，内齿轮ⅲ60内部开槽右侧设有电磁控制装置ⅳ74，当电磁控制装置ⅱ64得电，电磁控制装置ⅳ74失电时，电磁控制装置ⅳ74失去磁力，电磁控制装置ⅱ64产生磁力吸附直齿轮ⅱ65、直齿轮ⅳ69、丝杠ⅱ66和丝杠ⅳ67轴向运动，直齿轮ⅳ69与内齿轮ⅲ60脱离内啮合，直齿轮ⅱ65与内齿轮ⅱ59内啮合，由于内齿轮ⅱ59固定不动，因此啮合后的直齿轮ⅱ65将自锁，则锥齿轮
ⅴ
36将停止转动，当电磁控制装置ⅳ74得电，电磁控制装置ⅱ64失电时，电磁控制装置ⅱ64失去磁力，电磁控制装置ⅳ74产生磁力吸附直齿轮ⅱ65、直齿轮ⅳ69、丝杠ⅱ66和丝杠ⅳ67反向运动，直齿轮ⅱ65将脱离内齿轮ⅱ59，直齿轮ⅳ69与内齿轮ⅲ60内啮合，锥齿轮
ⅴ
36将继续转动。
49.如图9和图10所示，本实施例中第二调节模块11包括伸缩筒ⅲ117由固定筒ⅲ95和套设于固定筒ⅲ95外侧的滑动筒ⅲ96组成，滑动筒ⅲ96在固定筒ⅲ95外滑动改变伸缩筒ⅲ117的长度，滑动筒ⅲ96与端盖ⅲ98通过螺栓紧固，伸缩筒ⅳ118由固定筒ⅳ114和套设于固定筒ⅳ114外侧的滑动筒ⅳ112组成，滑动筒ⅳ112在固定筒ⅳ114外滑动改变伸缩筒ⅳ118的长度，滑动筒ⅳ112与端盖ⅳ111通过螺栓紧固，转动轴ⅵ94与固定筒ⅲ95下端固定连接，锥齿轮
ⅺ
115与固定筒ⅳ114下端固定连接，滚珠丝杠ⅲ97位于卧式轴承座ⅲ99内转动，穿过端盖ⅲ98的孔隙，设置于固定筒ⅲ95内侧，与固定筒ⅲ95内侧的螺纹孔连接，第一锥齿轮102通过垫片、螺母与滚珠丝杠ⅲ97紧固，卧式轴承座ⅲ99通过螺栓固定在端盖ⅲ98上，滚珠丝杠ⅲ97、固定筒ⅲ95和第一锥齿轮102组成螺旋传动机构，滚珠丝杠ⅳ113位于卧式轴承座ⅳ110内转动，穿过端盖ⅳ111的孔隙，设置于固定筒ⅳ114内侧，与固定筒ⅳ114内侧的螺纹孔连接，第二锥齿轮109通过垫片、螺母与滚珠丝杠ⅳ113紧固，卧式轴承座ⅳ110通过螺栓固定在端盖ⅳ111上，滚珠丝杠ⅳ113、固定筒ⅳ114和第二锥齿轮109组成螺旋传动机构，转动轴ⅵ103上有周向定位于其的第三锥齿轮104、第四锥齿轮107，第三锥齿轮104、第四锥齿轮107同步转动，第一锥齿轮102与第三锥齿轮104啮合传动，第二锥齿轮109与第四
锥齿轮107啮合传动，转动轴ⅵ103穿过锥齿轮筒ⅱ100的孔隙，立式轴承座ⅵ105和立式轴承座ⅶ106承担转动轴ⅵ103的转动，立式轴承座ⅵ105通过螺栓螺母紧固在端盖ⅲ98上，立式轴承座ⅶ106通过螺栓螺母紧固在端盖ⅳ111上，锥齿轮ⅵ86与锥齿轮筒ⅱ100啮合传动，立式轴承座
ⅷ
101和立式轴承座
ⅸ
108承担锥齿轮筒ⅱ100的转动，立式轴承座
ⅷ
101通过螺栓螺母紧固在端盖ⅲ98上，立式轴承座
ⅸ
108通过螺栓螺母紧固在端盖ⅳ111上，锥齿轮筒ⅱ100与立式轴承座ⅵ105和立式轴承座ⅶ106之间开有孔，锥齿轮筒ⅱ100与滚珠丝杠ⅲ97和滚珠丝杠ⅳ113之间开有孔，锥齿轮筒ⅱ100转动时不会与立式轴承座ⅵ105、立式轴承座ⅶ106、滚珠丝杠ⅲ97、滚珠丝杠ⅳ113之间产生干涉。伸缩筒
ⅴ
116由转动筒ⅰ84和套设于转动筒ⅰ84外侧的转动筒ⅱ83组成，转动筒ⅰ84与转动筒ⅱ83通过平键ⅱ89连接实现共同转动，且转动筒ⅰ84在转动筒ⅱ83内侧滑动，转动筒ⅰ84上端固定连接于转动轴ⅳ92，转动轴ⅳ92有周向定位于其的锥齿轮ⅵ86，通过螺母、垫片紧固在转动轴ⅳ92上，锥齿轮ⅵ86与锥齿轮筒ⅱ100外啮合传动，卧式轴承座
ⅴ
90、卧式轴承座ⅵ91承担转动轴ⅳ92的转动，卧式轴承座
ⅴ
90、卧式轴承座ⅵ91通过螺栓、螺母固定在圆环ⅲ85上，圆环ⅲ85固定在滑动筒ⅲ96上，转动筒ⅱ83下端固定连接于转动轴
ⅴ
93，转动轴
ⅴ
93有周向定位于其的主动锥齿轮81，通过螺母、垫片紧固在转动轴
ⅴ
93上，卧式轴承座ⅶ87、卧式轴承座
ⅷ
88承担转动轴
ⅴ
93的转动，卧式轴承座ⅶ87、卧式轴承座
ⅷ
88通过螺栓、螺母固定在圆环ⅳ82上，圆环ⅳ82固定在固定筒ⅲ95上。
50.幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置的工作原理如下：
51.调节扑翼、滑翔运动。如图4所示，装置工作时，驱动电机ⅰ24转动，带动转动轴ⅰ29旋转，十个调节模块相继连接，继而带动十个调节模块以转动轴ⅰ29为中心旋转，以转动轴ⅰ29为中心旋转的锥齿轮筒ⅰ39转动带动转动滑块20转动，转动滑块20转动带动鳍条22以固定轴21为中心进行摆动，从而实现扑翼运动。当驱动电机ⅰ24固定不动时，鳍条不动，实现滑翔运动。
52.调节幅值。如图5、图6、图7、图8、图12所示，驱动电机ⅱ34转动，带动转动轴ⅱ58旋转，转动轴ⅱ58转动带动内齿轮ⅲ60转动。控制电磁控制装置ⅰ73失电、电磁控制装置ⅲ77上电，直齿轮ⅰ72脱离内齿轮ⅰ61，直齿轮ⅲ68与内齿轮ⅲ60内啮合，内齿轮ⅲ60带动锥齿轮ⅰ37转动，锥齿轮ⅰ37转动带动锥齿轮ⅱ38转动，锥齿轮ⅱ38转动带动转动轴ⅲ42转动，转动轴ⅲ42转动带动锥齿轮ⅲ44和锥齿轮
ⅹ
47同步转动，锥齿轮ⅲ44转动带动锥齿轮ⅳ43转动，锥齿轮ⅳ43转动带动滚珠丝杠ⅰ30转动，滚珠丝杠ⅰ30与固定筒ⅰ28的转动转变为直线运动，使得滑动筒ⅰ31在固定筒ⅰ28外侧滑动，使得伸缩筒ⅰ55长度大小改变，同时，锥齿轮
ⅹ
47转动带动锥齿轮
ⅸ
48转动，锥齿轮
ⅸ
48转动带动滚珠丝杠ⅱ52转动，滚珠丝杠ⅱ52与固定筒ⅱ53的转动转变为直线运动，使得滑动筒ⅱ51在固定筒ⅱ53外侧滑动，使得伸缩筒ⅱ56长度大小改变，伸缩筒ⅰ55和伸缩筒ⅱ56长度变化进而鳍条22摆动幅值大小改变，通过内软轴121的传动，十个调节模块的伸缩筒的长度同步变化，从而调节扑翼运动幅值。然后，控制电磁控制装置ⅲ77失电、电磁控制装置ⅰ73上电，直齿轮ⅲ68与内齿轮ⅲ60脱离内啮合，直齿轮ⅰ72与内齿轮ⅰ61内啮合，由于内齿轮ⅰ61固定不动，因此啮合后的直齿轮ⅰ72将自锁，则锥齿轮ⅰ37将停止转动，扑翼运动幅值锁定。
53.调节相位。如图5至图12所示，驱动电机ⅱ34转动，带动转动轴ⅱ58旋转，转动轴ⅱ58转动带动内齿轮ⅲ60转动。控制电磁控制装置ⅱ64失电、电磁控制装置ⅳ74上电，直齿轮
ⅱ
65脱离内齿轮ⅱ59，直齿轮ⅳ69与内齿轮ⅲ60内啮合，锥齿轮
ⅴ
36转动。锥齿轮
ⅴ
36转动带动锥齿轮筒ⅰ39转动，锥齿轮筒ⅰ39通过外软轴120转动带动锥齿轮筒ⅱ100转动，锥齿轮筒ⅱ100转动带动锥齿轮ⅵ86转动，锥齿轮ⅵ86转动带动转动轴ⅳ92转动，转动轴ⅳ92转动带动转动筒ⅰ84转动，转动筒ⅰ84转动带动转动筒ⅱ83转动，转动筒ⅱ83转动带动转动轴
ⅴ
93转动，转动轴
ⅴ
93转动带动主动锥齿轮81转动，主动锥齿轮81与从动锥齿轮54啮合，主动锥齿轮81绕着从动锥齿轮54转动，则第二模块绕着从动锥齿轮54转动，进而使得第一调节模块与第二调节模块之间的相位差改变，在外软轴120的传动作用下，十个调节模块的锥齿轮筒同步转动相同的角度，所以，相邻两个调节模块之间的相位差变化量相等。控制电磁控制装置ⅳ74失电、电磁控制装置ⅱ64上电，直齿轮ⅳ69与内齿轮ⅲ60脱离内啮合，直齿轮ⅱ65与内齿轮ⅱ59内啮合，由于内齿轮ⅱ59固定不动，因此啮合后的直齿轮ⅱ65将自锁，则锥齿轮
ⅴ
36将停止转动，导致后续联动的锥齿轮停止转动，主动锥齿轮81将不再绕着从动锥齿轮54转动，则第二模块将不绕着从动锥齿轮54转动，进而使得第一调节模块与第二调节模块之间的相位差保持恒定，在外软轴120的传动作用下，相邻两个调节模块之间的相位差保持恒定。
54.实施例2
55.本实施例中一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置的调节方法，可以通过调节装置参数实现装置不同工作模式的切换，如图13所示，驱动电机ⅰ24输出端中心到锥齿轮筒ⅰ39中心之间(伸缩筒)的距离为r，与水平线的夹角为θ，初始位置为θ＝0，顺时针转动为正方向，转动角速度为θ
′
，鳍条22与水平线的夹角为顺时针转动为正方向，转动角速度为两个旋转中心的距离为a，则与θ的关系为即对该公式两边进行微分可得：
[0056][0057]
当时，则arcosθ+r2＝0，即此时，鳍条22处于极限位置，如图14所示。将带入得到极限摆角为
[0058][0059]
由得
[0060][0061][0062][0063]
则有
[0064][0065]
如图14所示，进行分段分析，
[0066]
在起始位置，此时，θ＝0；
[0067]
在第一阶段，由0增大到此阶段内，
[0068][0069]
在极限位置i，此时，
[0070]
在第二阶段，由减小到0，此阶段内，
[0071][0072]
在中间位置，此时，θ＝π；
[0073]
在第三阶段，由0减小到此阶段内，
[0074][0075]
在极限位置ii，此时，
[0076]
在第四阶段，由增大到0，此阶段内，
[0077][0078]
如图15所示，本实施例中一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置工作调节方法，包含以下步骤：
[0079]
步骤1：选定工作模式；包括扑翼模式和滑翔模式，扑翼模式包括急回模式和正弦模式，滑翔模式包括变摆角模式和变攻角模式；
[0080]
步骤2：根据选定的工作模式，调节装置参数；
[0081]
若为扑翼模式中的急回模式，此模式中，驱动电机ⅰ24匀速转动，则按照以下步骤进行调节：
[0082]
(1)设定扑翼急回系数k；
[0083]
(2)根据急回系数k，调节伸缩筒长度为r：
[0084]
根据得即，
[0085][0086]
将公式(2)带入公式(4)，得即
[0087][0088]
(3)设定扑翼弦向波数为n
[0089]
(4)根据弦向波数n，调节相邻两个调节模块之间的相位差δθ：
[0090]
由(n-1)δθ＝2nπ，得其中n为调节模块个数；
[0091]
(5)设定扑翼运动周期t；
[0092]
(6)根据运动周期t，调节驱动电机ⅰ24角速度θ
′
＝2π/t。
[0093]
若为扑翼模式中的正弦模式，此模式中，鳍条22以正弦规律摆动。则按照以下步骤进行调节：
[0094]
(1)设定鳍条22目标运动规律
[0095]
(2)根据鳍条22摆动幅值a，调节伸缩筒长度r：
[0096]
根据公式(2)得，由则则a2tan2a＝(1+tan2a)r2，即，
[0097][0098]
(3)调节驱动电机ⅰ24的实时角速度θ
′
：
[0099]
由得
[0100]
根据公式(1)，以及得即，
[0101][0102]
根据图14所示，进行分段分析，
[0103]
在起始位置，wt＝0，取
[0104]
在第一阶段，取
[0105]
然后根据公式(7)计算驱动电机ⅰ24的实时角速度θ
′
；
[0106]
在极限位置i，取
[0107]
在第二阶段，取
[0108][0109]
然后根据公式(7)计算驱动电机ⅰ24的实时角速度θ
′
；
[0110]
在中间位置，wt＝π，取
[0111]
在第三阶段，
[0112]
取
[0113][0114]
然后根据公式(7)计算驱动电机ⅰ24的实时角速度θ
′
；
[0115]
在极限位置ii，取
[0116]
在第四阶段，取
[0117][0118]
然后根据公式(7)计算驱动电机ⅰ24的实时角速度θ
′
。
[0119]
若为滑翔模式中的变摆角模式，此模式中，各伸缩筒之间的相位差为零，调整好伸缩筒角度后，保持不变。按照以下步骤进行调节：
[0120]
(1)设定扑翼摆角
[0121]
(2)根据扑翼摆角计算伸缩筒长度r的理论值：
[0122]
在滑翔模式中，扑翼位置保持不动，扑翼受到水的反作用力，这个反作用力，最终将由伸缩筒驱动机构承受。当扑翼处于极限位置时，伸缩筒驱动机构所承受的力矩最小。此时，可以计算出伸缩筒长度r的理论值
[0123]
(3)若伸缩筒长度r的理论值大于或等于伸缩筒长度可调节范围中的最小值r
min
，
则调节伸缩筒长度r达到理论值，且调节伸缩筒角度达到θ，若则若则
[0124]
(4)若伸缩筒长度r的理论值小于伸缩筒长度可调节范围中的最小值r
min
，则取r＝r
min
，并使得扑翼工作在图14第一阶段和第四阶段范围内：
[0125]
若则
[0126]
若则
[0127]
若为滑翔模式中的变攻角模式，此模式中，相邻调节模块之间的相位差为δθ，调整好伸缩筒角度后，保持不变，按照以下步骤进行调节：
[0128]
(1)设定扑翼攻角α；
[0129]
(2)根据扑翼攻角α，计算第一个鳍条伸缩筒的摆角θ1、最后一个鳍条伸缩筒的摆角θn、相邻伸缩筒相位差δθ，根据图16所示，第一个鳍条与最后一个鳍条之间的距离的一半为e，固定轴21中心与鳍条末端距离的一半为b；
[0130]
由d＝etanα，得
[0131]
若α＞0，则若α＞0，则
[0132][0133]
若α＜0，则若α＜0，则
[0134][0135]
(3)根据步骤(2)计算结果，调节第一个鳍条伸缩筒的摆角θ1、相邻伸缩筒相位差δθ。
[0136]
以扑翼模式中的正弦模式为例，进行仿真调节试验，试验参数为：r＝3，a＝5，
试验结果如图17所示。
[0137]
试验结果表明，伸缩筒角位置连续变化，所以，伸缩筒角位置曲线可以实现。伸缩筒角速度调节结果与伸缩筒角位置的微分量一致，所以，伸缩筒角速度曲线与伸缩筒角位置曲线可以同时实现。扑翼摆动角位置调节结果与扑翼摆动角位置目标量一致，所以，扑翼摆动角位置调节方法有效。扑翼摆动角速度调节结果与扑翼摆动角速度目标量一致，所以，扑翼摆动角速度调节方法有效。

技术特征：
1.一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，其特征在于，包括固定轴(21)、若干依次套设于固定轴上的鳍条(22)、与鳍条(22)相对位置固定的第一动力模块(1)、第二动力模块(6)、幅值调节模块和相位差调节模块，所述幅值调节模块包括套设于鳍条上的滑块、带动滑块沿鳍条移动的第一传动装置，第一传动装置包括若干第一传动单元，每个鳍条上均设置一个滑块(20)，每个滑块(20)由一个第一传动单元带动，每个第一传动单元之间通过内软轴(121)连接，第一动力模块(1)驱动幅值调节模块转动，幅值调节模块转动使得滑块在鳍条上的移动，从而驱动鳍条绕固定轴(21)转动，实现水下扑翼；所述相位差调节模块包括若干第二传动单元，第二传动单元包括锥齿轮筒、与锥齿轮筒配合的齿轮传动装置、相互啮合的主动锥齿轮(81)和从动锥齿轮(54)，每个第二传动单元的锥齿轮筒之间通过外软轴(120)连接，锥齿轮筒转动通过齿轮传动装置带动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮和从动锥齿轮分别与相邻的两个鳍条的第一传动单元固定连接，主动锥齿轮(81)和从动锥齿轮(54)的转轴相互垂直，主动锥齿轮转动带动相邻的两个第一传动单元反向转动，通过滑块使得相邻两个鳍条反向转动；所述第二动力模块(6)包括幅值驱动模块和相位差驱动模块，幅值驱动模块驱动第一传动装置带动滑块移动，相位差驱动模块驱动锥齿轮筒转动。2.根据权利要求1所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，其特征在于，所述第一传动单元包括转动轴ⅲ(42)、固定套设于转动轴(42)上的锥齿轮ⅲ(44)、与锥齿轮ⅲ(44)相互啮合的锥齿轮ⅳ(43)、与锥齿轮ⅳ(43)固定连接的滚珠丝杠ⅰ(30)、套设于滚珠丝杠ⅰ(30)外的固定筒ⅰ(28)，所述固定筒ⅰ(28)与滚珠丝杠ⅰ(30)螺纹连接，且固定筒ⅰ(28)远离滚珠丝杠的一端与第一动力模块(1)固定连接，第一动力模块(1)驱动固定筒ⅰ(28)转动，固定筒ⅰ(28)的转轴平行于固定轴(21)；所述滑块(20)套设于转动轴ⅲ(42)外，幅值驱动模块驱动转动轴ⅲ(42)转动，通过锥齿轮ⅲ(44)和锥齿轮ⅳ(43)带动滚珠丝杠ⅰ(30)转动，滚珠丝杠ⅰ(30)相对固定筒ⅰ(28)移动，带动转动轴ⅲ(42)相对固定筒ⅰ(28)移动，从而带动滑块在鳍条(22)上移动。3.根据权利要求2所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，其特征在于，所述第一传动单元还包括套设于固定筒ⅰ(28)外的滑动筒ⅰ(31)，滑动筒ⅰ(31)远离固定筒ⅰ(28)设置端盖ⅰ(50)，端盖ⅰ(50)设置通孔用于滚珠丝杠ⅰ(30)穿过，端盖ⅰ(50)上固定设置立式轴承座ⅱ(45)，所述转动轴ⅲ(42)安装于立式轴承座ⅱ(45)内。4.根据权利要求2所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，其特征在于，所述转动轴ⅲ(42)上还设置有与锥齿轮ⅲ(44)、锥齿轮ⅳ(43)、滚珠丝杠ⅰ(30)、固定筒ⅰ(28)关于滑块(20)对称设置的锥齿轮
ⅹ
(47)、锥齿轮
ⅸ
(48)、滚珠丝杠ⅱ(52)、固定筒ⅱ(53)，锥齿轮
ⅹ
(47)、锥齿轮
ⅸ
(48)、滚珠丝杠ⅱ(52)、固定筒ⅱ(53)之间的连接关系与锥齿轮ⅲ(44)、锥齿轮ⅳ(43)、滚珠丝杠ⅰ(30)、固定筒ⅰ(28)之间的连接关系相同。5.根据权利要求4所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，其特征在于，所述锥齿轮筒套设于转动轴ⅲ(42)外侧，并开设通孔用于滚珠丝杠ⅰ(30)的穿出及转动，所述外软轴(120)套设于内软轴(121)外侧，所述滑块(20)套设于锥齿轮筒外侧，锥齿轮筒上固定设置锥齿纹，所述齿轮传动装置包括与锥齿轮筒上的锥齿纹啮合的锥齿轮ⅵ(86)、与锥齿轮ⅵ(86)固定连接的转动轴ⅳ(92)、与转动轴ⅳ(92)固定连接的转动筒ⅰ(84)、套设于转动筒ⅰ(84)外侧并周向定位的转动筒ⅱ(83)，主动锥齿轮(81)与转动筒ⅱ(83)固定连接，且主动
锥齿轮(81)与锥齿轮ⅵ(86)同转轴转动，所述转动筒ⅰ(84)与第一传动单元的滑动筒ⅰ(31)轴向固定，转动筒ⅱ(83)与第一传动单元的固定筒ⅰ(28)轴向固定，从动锥齿轮(54)与另一个相邻传动单元的固定筒ⅱ(53)固定连接。6.根据权利要求1所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，其特征在于，所述第二动力模块(6)包括驱动电机ⅱ(34)、电磁切换装置，幅值驱动模块和相位差驱动模块由驱动电机ⅱ(34)共同驱动，所述幅值驱动模块包括与转动轴ⅲ(42)一端固定连接的锥齿轮ⅱ(38)、与锥齿轮ⅱ(38)啮合的锥齿轮ⅰ(37)，所述相位差驱动模块包括与锥齿轮筒的锥齿纹啮合的锥齿轮
ⅴ
(36)，所述锥齿轮ⅰ(37)和锥齿轮
ⅴ
(36)均套设于驱动电机ⅱ(34)的输出轴上，并通过电磁切换装置得电失电切换锥齿轮ⅰ(37)和锥齿轮
ⅴ
(36)是否与驱动电机ⅱ(34)的输出轴固定连接。7.根据权利要求6所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置，其特征在于，所述驱动电机ⅱ输出轴套设有内齿轮ⅰ(61)、内齿轮ⅱ(59)、内齿轮ⅲ(60)，内齿轮ⅰ(61)和内齿轮ⅱ(59)位于内齿轮ⅲ(60)两侧，且与第一传动单元固定连接，所述内齿轮ⅲ(60)与驱动电机ⅱ(34)输出轴固定连接，所述锥齿轮ⅰ(37)位于内齿轮ⅰ(61)和内齿轮ⅲ(60)之间，锥齿轮
ⅴ
(36)位于内齿轮ⅱ(59)和内齿轮ⅲ(60)之间，且锥齿轮ⅰ(37)和锥齿轮
ⅴ
(36)两侧均固定连接磁力吸附直齿轮，内齿轮ⅰ(61)靠近锥齿轮ⅰ(37)一侧、内齿轮ⅱ(59)靠近锥齿轮
ⅴ
(36)一侧、内齿轮ⅲ(60)两侧均设置与磁力吸附直齿轮啮合的齿纹凹槽，内齿轮ⅰ(61)、内齿轮ⅱ(59)、内齿轮ⅲ(60)均设置电磁控制装置，电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮；内齿轮ⅲ(60)中的电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮，锥齿轮ⅰ(37)或锥齿轮
ⅴ
(36)与驱动电机ⅱ(34)输出轴固定连接；内齿轮ⅰ(61)、内齿轮ⅱ(59)中的电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮，锥齿轮ⅰ(37)或锥齿轮
ⅴ
(36)锁定。8.一种权利要求1至7任意一项所述幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定调节后的工作模式，包括扑翼模式和滑翔模式，扑翼模式包括急回模式和正弦模式，滑翔模式包括变摆角模式和变攻角模式；(2)根据选定的工作模式，调节装置参数；装置参数包括滑块与固定轴之间的距离、相邻鳍条之间的角度差、第一动力模块驱动第一传动单元的角速度。9.根据权利要求8所述调节方法，其特征在于，所述扑翼模式中的急回模式的调节方法为：确定调节后的目标参数包括扑翼急回系数k、扑翼弦向波数n、扑翼运动周期t，根据扑翼急回系数k调节滑块与固定轴之间的距离，根据扑翼弦向波数n调节相邻鳍条之间的角度差，根据扑翼运动周期t调节第一动力模块驱动第一传动单元的角速度；所述扑翼模式中的正弦模式的调节方法为：确定调节后的鳍条目标运动规律，得到鳍条摆动幅值a和实时角速度，根据鳍条摆动幅值a，调节滑块与固定轴之间的距离，根据鳍条实时角速度，调节第一动力模块驱动第一传动单元的实时角速度。10.根据权利要求8所述的调节方法，其特征在于，所述滑翔模式中的变摆角模式的调节方法为：确定调节后的扑翼摆角，调节相邻鳍条之间的角度差为零，根据扑翼摆角计算滑块与固定轴之间的理论距离，若理论距离大于或等于可调节范围中的最小值，则调节滑块与固定轴之间达到理论距离，且调节鳍条角度；若理论距离小于可调节范围中的最小值，则
取最小值；所述滑翔模式中的变攻角模式的调节方法为：确定调节后的扑翼攻角，调节相邻鳍条之间的角度差为设定值，根据扑翼攻角调节第一个鳍条的摆角。

技术总结
本发明公开了一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置及其调节方法，包括固定轴、鳍条、第一动力模块、第二动力模块、幅值调节模块和相位差调节模块，幅值调节模块通过若干第一传动单元带动若干滑块沿对应鳍条移动，第一动力模块驱动一个第一传动单元通过软轴带动其他第一传动单元传动；相位差调节模块带动与相邻的两个鳍条固定连接的主动锥齿轮和从动锥齿轮反向转动；第二动力模块为幅值调节模块和相位差调节模块提供动力。通过一个动力模块驱动多个传动单元进行调节，减少驱动源，控制系统简单，减小装置体积，提高能源利用率，减少机电系统故障率和自重。通过滑块移动灵活调节幅值大小。采用锥齿轮啮合传动调节相位差，平稳性高，传动效率高。传动效率高。传动效率高。


技术研发人员：殷宝吉 辛伯彧 唐文献 苏世杰 张建 徐文星 颜静 陆杰 张叶磊
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/5/5