一种仿生水母空间转向机构

1.本实用新型涉及一种转向机构，尤其是一种仿生水母空间转向机构。


背景技术：

2.仿生学是近年来发展起来的工程技术与生物科学相结合的交叉学科，目的就是分析生物过程和结构，并把得到的分析结果用于未来的设计，在仿生学里，通过对水母的了解分析，人们发现其相比于波动推进式鱼类具有移动隐蔽、体积小、重量轻、柔性大及低代谢率等优势，能有效地利用水流游动的特点，因此，人们一直致力实现于对水母的仿生。然而现行的仿生水母的空间转向机构结构复杂、造价高、方向控制不灵活、并且故障率高。
3.中国发明专利cn 114408142 a公开了一种仿生水母机器人，该机器人，包括头盖、均匀的铰接在头盖圆周上的至少两块泳板、上导轨机构、下导轨机构、上移动连接板、下移动连接板、外上推杆、外下推杆和密封腔壳，外下推杆的一端铰接在下移动连接板上，另一端与泳板的中部铰接，外上推杆的一端铰接在上移动连接板上，另一端与外下推杆的中部铰接，密封腔壳的上下两端分别密封设于上导轨机构和下导轨机构上，密封腔壳内的中部设有移动电源、控制器和步进式电机，以及一端分别与上移动连接板和下移动连接板铰接的内上推杆和内下推杆，内上推杆和内下推杆的另一端通过步进式电机驱动运动分别带动上移动连接板在上导轨机构上往复移动和下移动连接板在下导轨机构上往复移动，所述移动电源与控制器和步进式电机供电连接，所述控制器与步进式电机连接，该仿生水母机器人虽然能够游动，然而该仿生水母的转向能力差，不适合在复杂公况环境下使用。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种仿生水母空间转向灵活、结构简单、故障率低、成本低的一种仿生水母空间转向机构，满足了仿生水母在转向时灵活、故障率低的需求。
5.本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种仿生水母空间转向机构，包括基座，基座上安装有由三根竖杆组成的连接支架，连接支架上固定有转向支架，转向支架的下方设有旋转连接座，旋转连接座的底部转动连接有转轴，转轴上插接有插块，插块上铰接有u形形状的摇摆块，插块的底端固定有触手固定盘，触手固定盘的外轮廓处固定有一组沿触手固定盘中心均布设置的片状触手板，转向支架上固定有带动旋转连接座旋转的方向控制电机，旋转连接座的顶端开有圆环槽，连接支架的三根竖杆底端均固定有与圆环槽配合的导向滑动轮，旋转连接座上固定有角度控制电机，角度控制电机上铰接有第一连杆，第一连杆的另一端铰接在摇摆块处。本实用新型模拟水母利用触手改变运动方向的特点，方向控制电机带动旋转连接座旋转，并由导向滑轮提供导向作用，保持其在旋转过程的平稳性，角度控制电机驱动第六连杆，由于第一连杆和摆动块的上表面通过销钉连接，且接触面始终为平行关系，并且触手固定盘与旋转连接座为周向配合，所以在第一连杆的旋转时会带动摆动块的前后左、右摆动，而触手固定盘仅会前、后摆动，通过方向控制电机和角度控制
电机的协同运作，控制片状触手板向探测器的逆运动方向伸展，此时片状触手板利用喷射机构喷射下来的水流产生水流分力，以达到改变水母的前进方向目的。
6.进一步完善，各片状触手板的底部固定有转向浮力块。这里转向浮力块的作用是，状触手板底部的转向浮力块的浮力改变了仿生水母机器人的整体浮力方向，会使得仿生水母机器人从头至尾部向运动方向倾斜，从而将动力机构喷射水流的方向由竖直向下喷射调整至向仿生水母机器人的逆运动方向喷射，以达到更好的转向移动目的
7.进一步完善，旋转连接座上安装有减速器，减速器包括壳体，壳体内轮廓面设置有第一齿轮，壳体内固定有保持架，保持架上安装有一组沿保持架中心均布设置的传动轮，各传动轮均与第一齿轮啮合，壳体上转动连接有伸出壳体的转动轴，转动轴上固定有与各传动轮啮合一起的第二齿轮，传动轮与第二齿轮的齿数比为1:1,壳体与旋转连接座固定一起，转动轴与方向控制电机的转轴固定一起。这里减速器能够达到降低方向控制电机输出功率，减小载荷的作用，使得使用的方向控制电机体积更小，仿生水母空间转向机构小巧、灵活；这里减速器的工作原理为：方向控制电机上的转轴带动转动轴旋转，传动轴同步带动第二齿轮旋转，第二齿轮同步带动各传动轮旋转，然后各传动轮再带动第一齿轮旋转，第一齿轮再带动壳体旋动，由于壳体固定在旋转连接座顶面，所以会同步带动旋转连接座旋动，由于第二齿轮的齿数小于第一齿轮并且传动轮与第二齿轮的齿数比为1:1，所以第二齿轮能够更加轻松的带动第一齿轮的旋转，从而到达降低方向控制电机输出功率，减小载荷的作用，降低方向控制电机体积的作用。
8.本实用新型有益的效果是：本实用新型结构设计巧妙、合理，利用利用基座能够起到基础支撑的作用，利用转向支架、圆环槽、导向滑动轮、方向控制电机能够对旋转连接座进行方向控制，利用旋转连接座、转轴、插块、摇摆块、触手固定盘、片状触手板、角度控制电机能够对角度进行控制，从而能够灵活的对仿生水母的方向进行控制，本实用新型结构设计巧妙、合理，能够转向灵活、结构简单、故障率低、成本低的控制仿生水母机器人的转向，值得推广应用。
附图说明
9.图1为本实用新型的立体图一；
10.图2为本实用新型的立体图二；
11.图3为本实用新型中减速器的结构示意图；
12.图4为本实用新型安装在仿生水母机器人上时的状态图。
13.附图标记说明：基座1，连接支架2，转向支架3，旋转连接座4，转轴5，插块6，摇摆块7，触手固定盘8，片状触手板9，方向控制电机10，导向滑动轮11，角度控制电机12，第一连杆13，转向浮力块14，减速器15，壳体15a，第一齿轮15-1，保持架15-2，传动轮15-3，转动轴15-4，第二齿轮15-5。
具体实施方式
14.下面将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、完整地描述，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，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
15.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
16.参照附图：这种仿生水母空间转向机构，包括基座1，基座1上安装有由三根竖杆组成的连接支架2，连接支架2上固定有转向支架3，转向支架3的下方设有旋转连接座4，旋转连接座4的底部转动连接有转轴5，转轴5上插接有插块6，插块6上铰接有u形形状的摇摆块7，插块6的底端固定有触手固定盘8，触手固定盘8的外轮廓处固定有一组沿触手固定盘8中心均布设置的片状触手板9，转向支架3上固定有带动旋转连接座4旋转的方向控制电机10，旋转连接座4的顶端开有圆环槽4-1，连接支架2的三根竖杆底端均固定有与圆环槽4-1配合的导向滑动轮11，旋转连接座4上固定有角度控制电机12，角度控制电机12上铰接有第一连杆13，第一连杆13的另一端铰接在摇摆块7处。
17.各片状触手板9的底部固定有转向浮力块14。
18.旋转连接座4上安装有减速器15，减速器15包括壳体15a，壳体15a内轮廓面设置有第一齿轮15-1，壳体15a内固定有保持架15-2，保持架15-2上安装有一组沿保持架15-2中心均布设置的传动轮15-3，各传动轮15-3均与第一齿轮15-1啮合，壳体15a上转动连接有伸出壳体15a的转动轴15-4，转动轴15-4上固定有与各传动轮15-3啮合一起的第二齿轮15-5，传动轮15-3与第二齿轮15-5的齿数比为1:1,壳体15a与旋转连接座4固定一起，转动轴15-4与方向控制电机10的转轴固定一起。
19.本实用新型的工作原理：其中本实用新型模拟水母利用触手改变运动方向的特点，方向控制电机10带动旋转连接座4旋转，并由导向滑动轮11提供导向作用，保持其在旋转过程中的平稳性，角度控制电机12驱动第一连杆13，由于第一连杆13和摆动块7的上表面通过销钉连接，且接触面始终为平行关系，并且触手固定盘8与旋转连接座4为周向配合，所以在第一连杆13的旋转时会带动摆动块7的前后左、右摆动，而触手固定盘8仅会前、后摆动，通过方向控制电机10和角度控制电机12的协同运作，控制片状触手板9仿生水母机器人的逆运动方向伸展，此时片状触手板9利用仿生水母机器人上的喷射机构喷射下来的水流产生水流分力，以达到改变仿生水母机器人的前进方向目的，同时片状触手板9底部的转向浮力块14的浮力改变了仿生水母机器人的整体浮力方向，会使得仿生水母机器人从头至尾部向运动方向倾斜，从而将仿生水母机器人上的喷射机构喷射水流的方向由竖直向下喷射调整至向仿生水母机器人的逆运动方向喷射，以达到更好的转向移动目的，本实用新型结构设计巧妙、合理，能够转向灵活、结构简单、故障率低、成本低的控制仿生水母机器人的转向，值得推广应用。
20.虽然本实用新型已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

技术特征：
1.一种仿生水母空间转向机构，包括基座(1)，其特征是：所述基座(1)上安装有由三根竖杆组成的连接支架(2)，所述连接支架(2)上固定有转向支架(3)，所述转向支架(3)的下方设有旋转连接座(4)，所述旋转连接座(4)的底部转动连接有转轴(5)，所述转轴(5)上插接有插块(6)，所述插块(6)上铰接有摇摆块(7)，所述插块(6)的底端固定有触手固定盘(8)，所述触手固定盘(8)的外轮廓处固定有一组沿触手固定盘(8)中心均布设置的片状触手板(9)，所述转向支架(3)上固定有带动旋转连接座(4)旋转的方向控制电机(10)，所述旋转连接座(4)的顶端开有圆环槽(4-1)，所述连接支架(2)的三根竖杆底端均固定有与圆环槽(4-1)配合的导向滑动轮(11)，所述旋转连接座(4)上固定有角度控制电机(12)，所述角度控制电机(12)上铰接有第一连杆(13)，所述第一连杆(13)的另一端铰接在摇摆块(7)处。2.根据权利要求1所述的一种仿生水母空间转向机构，其特征是：各所述片状触手板(9)的底部固定有转向浮力块(14)。3.根据权利要求2所述的一种仿生水母空间转向机构，其特征是：所述旋转连接座(4)上安装有减速器(15)，所述减速器(15)包括壳体(15a)，所述壳体(15a)内轮廓面设置有第一齿轮(15-1)，所述壳体(15a)内固定有保持架(15-2)，所述保持架(15-2)上安装有一组沿保持架(15-2)中心均布设置的传动轮(15-3)，各所述传动轮(15-3)均与第一齿轮(15-1)啮合，所述壳体(15a)上转动连接有伸出壳体(15a)的转动轴(15-4)，所述转动轴(15-4)上固定有与各所述传动轮(15-3)啮合一起的第二齿轮(15-5)，所述传动轮(15-3)与第二齿轮(15-5)的齿数比为1:1，所述壳体(15a)与旋转连接座(4)固定一起，所述转动轴(15-4)与方向控制电机(10)的转轴固定一起。

技术总结
本实用新型公开了一种仿生水母空间转向机构，包括基座，基座上安装有由三根竖杆组成的连接支架，连接支架上设有转向支架，转向支架的下方设有旋转连接座，旋转连接座的底部设有转轴，转轴上插接有插块，插块上铰接有摇摆块，插块的底端固定有触手固定盘，触手固定盘的外轮廓处固定有一组片状触手板，转向支架上固定有带动旋转连接座旋转的方向控制电机，旋转连接座的顶端开有圆环槽，连接支架的三根竖杆底端均固定有与圆环槽配合的导向滑动轮，旋转连接座上固定有角度控制电机，角度控制电机上铰接有第一连杆，第一连杆的另一端铰接在摇摆块处，本实用新型能够转向灵活、结构简单、故障率低、成本低的控制仿生水母机器人的转向，值得推广应用。值得推广应用。值得推广应用。


技术研发人员：张冬冬 范云杰 江一行 蔡广义 沈浩晨 孙垒
受保护的技术使用者：浙江机电职业技术学院
技术研发日：2022.07.08
技术公布日：2023/4/18