基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器

1.本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器。


背景技术：

2.水下机器人已经逐渐成为勘探和开发海洋的关键设备，传统的水下机器人通常采用螺旋桨推进，具有效率低、噪声大和隐蔽性低等缺点。随着仿生学的发展和应用，一些水下机器人配置有仿生鱼尾推进器，可利用仿生鱼尾推进器模拟鱼类的运动形式，使得这类水下机器人具有隐蔽性高、机动性高、噪声小等优点，成为了国内外学者广泛关注和研究的重点。
3.然而，现有的仿生鱼尾推进器通常采用多连杆串联驱动方式，各关节由单个电机独立驱动，各连杆通过电机输出的位置控制模拟离散的鱼体波，随着驱动舵机的数量增加，可以更精确地模拟鱼类运动，但是，仿生鱼尾推进器的关节控制与机械结构较为复杂。
4.相关技术中，基于弹性部件设计的仿生鱼尾推进器，可以实现仿生鱼尾推进器的结构简化，并可通过弹性部件在运动过程中的变形来储存和释放能量，以达到提升仿生鱼尾推进器的运动性能，但是，受限于弹性部件的材料特性，仿生鱼尾推进器只能在特定频段实现最优的推进性能，在高于或者低于该特定频段时，仿生鱼尾推进器的推进性能均呈下降趋势，尤其是在高频率摆动时，水阻力显著增大，仿生鱼尾推进器的弹性形变迅速变大，其尾部的运动规律被破坏，不再符合生物运动的特点，导致仿生鱼尾推进器难以实现宽频段的有效推进。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器用以解决现有的基于弹性部件的仿生鱼尾推进器难以实现宽频段有效推进的问题。
6.本发明提供一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，包括：驱动组件、阻尼机构、弹性组件和尾鳍构造；
7.所述阻尼机构包括基座、转轴和阻尼结构，所述转轴可转动地设于所述基座，所述阻尼结构设于所述转轴和所述基座之间，以调节所述转轴的转动阻尼；
8.所述驱动组件和所述基座连接，所述弹性组件设于所述转轴和所述基座之间；所述尾鳍构造和所述转轴连接，并位于所述阻尼机构背离所述驱动组件的一侧；
9.所述驱动组件用于驱动所述阻尼机构往复摆动，所述尾鳍构造用于在所述阻尼结构和所述弹性组件的作用下相对于所述驱动组件摆动。
10.根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述阻尼结构包括静止挡块、旋转挡块及阻尼液体；
11.所述基座内形成有容纳腔，所述转轴穿设于所述容纳腔，所述阻尼结构设于所述容纳腔内，所述弹性组件设于所述容纳腔外；
12.所述静止挡块和所述基座连接，所述旋转挡块和位于容纳腔内的所述转轴连接；所述静止挡块和所述旋转挡块围绕所述转轴设置，以将所述容纳腔分隔为第一单元腔和第二单元腔，所述静止挡块设有连通所述第一单元腔和所述第二单元腔的阻尼孔。
13.根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述阻尼液体包括二甲基硅油。
14.根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述弹性组件包括第一扭簧和第二扭簧；
15.所述转轴的中部穿设于所述容纳腔，所述转轴的第一端露出于所述基座的第一侧面，所述转轴的第二端露出于所述基座的第二侧面；所述转轴的第一端和第二端分别与所述尾鳍构造连接；
16.所述第一扭簧和所述第二扭簧分别套设于所述转轴的周壁，所述第一扭簧连接于所述转轴的第一端和所述基座的第一侧面之间，所述第二扭簧连接于所述转轴的第二端和所述基座的第二侧面之间。
17.根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述转轴的第一端设有第一盖板，所述第一盖板朝向所述基座的一侧面设有第一定位构造，所述基座的第一侧面设有第二定位构造，所述第一扭簧限位于所述第一盖板和所述基座的第一侧面之间，所述第一扭簧的一个引脚和所述第一定位构造抵接，所述第一扭簧的另一个引脚和所述第二定位构造抵接；
18.和/或，所述转轴的第二端设有第二盖板，所述第二盖板朝向所述基座的一侧面设有第三定位构造，所述基座的第二侧面设有第四定位构造，所述第二扭簧限位于所述第二盖板和所述基座的第二侧面之间，所述第二扭簧的一个引脚和所述第三定位构造抵接，所述第二扭簧的另一个引脚和所述第四定位构造抵接。
19.根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述基座包括舱体、第一端盖和第二端盖；
20.所述舱体呈筒状，所述第一端盖设于所述舱体的一端，所述第二端盖设于所述舱体的另一端，以使得所述第一端盖、所述舱体和所述第二端盖之间围成所述容纳腔；
21.所述第一端盖设有第一轴承支座，所述第二端盖设有第二轴承支座，所述第一轴承支座和所述第二轴承支座同轴设置，所述转轴安装于所述第一轴承支座和所述第二轴承支座。
22.根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，所述驱动组件包括舵机和传动连杆；
23.所述舵机的输出端和所述传动连杆连接，所述传动连杆和所述基座连接，所述舵机的转动轴线和所述转轴的转动轴线平行。
24.根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，还包括：第一角度传感器和第二角度传感器；
25.所述第一角度传感器用于检测所述舵机的转动角度，所述第二角度传感器用于检测所述转轴的转动角度。
26.根据本发明提供的一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，还包括：转接组件；所述尾鳍构造呈月牙状，所述尾鳍构造具有安装部，所述安装部设于所述尾鳍构造的
外侧沿边的中部，所述转轴和所述转接组件连接，所述转接组件和所述安装部连接。
27.本发明提供的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，通过设置驱动组件、阻尼机构、弹性组件和尾鳍构造，可以通过驱动组件驱动阻尼机构往复摆动，以使得尾鳍构造在阻尼结构和弹性组件的作用下相对于驱动组件摆动，不仅可以利用弹性组件在特定频率处对尾鳍构造摆动的相位和幅值进行优化调节，以基于尾鳍构造的摆动达到较好的推进性能，还可利用阻尼结构的阻尼力随频率增加而增大的特点，对尾鳍构造在高频段摆动时，阻尼结构通过转轴对尾鳍构造产生较大的阻尼力，以减小尾鳍构造摆动的相位，并调节尾鳍构造摆动的幅值，从而提升尾鳍构造在高频处的推进性能。
28.如此，本发明基于弹性组件的弹性力和阻尼结构的阻尼力的复合作用，可提升尾鳍构造在宽频率范围内的推进性能，能够解决现有仿生鱼尾机构无法兼具宽频段高效推进和机械结构性能单一的问题，其可靠性强、使用寿命长、具有较强的实用性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明提供的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器的结构示意图；
31.图2是本发明提供的阻尼机构通过弹性组件和尾鳍构造相连接的示意图；
32.图3是本发明提供的驱动组件和阻尼机构相连接的示意图；
33.图4是本发明提供的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器的测试平台的结构示意图；
34.图5是现有技术中基于弹性机理的仿生鱼尾推进器的平均推进力对比示意图；
35.图6是本发明提供的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器的平均推进力对比示意图；
36.附图标记：
37.1、驱动组件；11、舵机；12、传动连杆；
38.2、阻尼机构；21、基座；211、舱体；212、第一端盖；213、第二端盖；22、转轴；23、阻尼结构；231、静止挡块；232、旋转挡块；2311、阻尼孔；221、第一盖板；222、第二盖板；201、第一定位构造；202、第二定位构造；
39.3、弹性组件；31、第一扭簧；32、第二扭簧；
40.4、尾鳍构造；41、安装部；
41.5、转接组件；51、第一转接件；52、第二转接件；
42.6、第一角度传感器；7、第一安装架；8、第二角度传感器；9、第二安装架；
43.101、固定架；102、六维力传感器；103、连接杆；104、连接架。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，
而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.下面结合图1-图6描述本发明的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器。
46.如图1至图3所示，本实施例提供一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，包括：驱动组件1、阻尼机构2、弹性组件3和尾鳍构造4。
47.阻尼机构2包括基座21、转轴22和阻尼结构23，转轴22可转动地设于基座21，阻尼结构23设于转轴22和基座21之间，以调节转轴22的转动阻尼。
48.驱动组件1和基座21连接，弹性组件3设于转轴22和基座21之间；尾鳍构造4和转轴22连接，并位于阻尼机构2背离驱动组件1的一侧。
49.驱动组件1用于驱动阻尼机构2往复摆动，尾鳍构造4用于在阻尼结构23和弹性组件3的作用下相对于驱动组件1摆动。
50.可理解的是，驱动组件1可以采用本领域公知的凸轮机构或者舵机，以实现驱动阻尼机构2往复摆动。
51.为了便于通过阻尼结构23调节转轴22的转动阻尼，阻尼结构23可以采用下述实施例中基于阻尼液体的流体阻尼结构。当然，阻尼结构23也可采用机械式阻尼结构。
52.可选地，阻尼结构包括运动转换件和液压缸；运动转换件具有转动端和伸缩端，运动转换件的转动端和转轴22连接，运动转换件的伸缩端和液压缸的活塞杆连接。转轴22在尾鳍构造4的带动下转动的过程中，运动转换件的转动端转动，运动转换件的伸缩端移动且改变液压缸内液压油的油压，以调整转轴22的转动阻尼。
53.与此同时，弹性组件3可以采用本领域公知的弹簧、弹片及弹性杆当中的任一种，或者当中至少一种的组合，对此不做具体限定。
54.另外，本实施例的仿生鱼尾推进器还可设置转接组件5；尾鳍构造4呈月牙状，尾鳍构造4具有安装部41，安装部41设于尾鳍构造4的外侧沿边的中部，转轴22和转接组件5连接，转接组件5和安装部41连接。
55.由上可知，本实施例通过设置驱动组件1、阻尼机构2、弹性组件3和尾鳍构造4，可以通过驱动组件1驱动阻尼机构2往复摆动，以使得尾鳍构造4在阻尼结构23和弹性组件3的作用下相对于驱动组件1摆动，不仅可以利用弹性组件3在特定频率处对尾鳍构造4摆动的相位和幅值进行调节，以基于尾鳍构造4的摆动达到较好的推进性能，还可利用阻尼结构23的阻尼力随频率增加而增大的特点，对尾鳍构造4在高频段摆动时，阻尼结构23通过转轴22对尾鳍构造4产生较大的阻尼力，以减小尾鳍构造4摆动的相位，并调节尾鳍构造4摆动的幅值，从而提升尾鳍构造4在高频处的推进性能。
56.如此，基于弹性组件3的弹性力和阻尼结构23的阻尼力的复合作用，可提升尾鳍构造4在宽频率范围内的推进性能，能够解决现有仿生鱼尾机构无法兼具宽频段高效推进和机械结构性能单一的问题，其可靠性强、使用寿命长、具有较强的实用性。
57.在一些实施例中，如图3所示，本实施例的阻尼结构23包括静止挡块231、旋转挡块232及阻尼液体。其中，阻尼液体在图3中未具体示意出。
58.基座21内形成有容纳腔，转轴22穿设于容纳腔，阻尼结构23设于容纳腔内，弹性组件3设于容纳腔外。
59.静止挡块231和基座21连接，旋转挡块232和位于容纳腔内的转轴22连接；静止挡
块231和旋转挡块232围绕转轴22设置，以将容纳腔分隔为第一单元腔和第二单元腔，静止挡块231设有连通第一单元腔和第二单元腔的阻尼孔2311。
60.具体地，本实施例的容纳腔相对于转轴22沿周向延伸呈环状，静止挡块231和旋转挡块232均沿转轴22的径向设置，静止挡块231的内侧面和转轴22的周壁滑动接触，静止挡块231的外侧面和基座21的内壁面连接，而旋转挡块232的内侧面和转轴22的周壁连接，旋转挡块232的外侧面和基座21的内壁面滑动接触，以使得静止挡块231和旋转挡块232将容纳腔分隔为第一单元腔和第二单元腔。
61.与此同时，阻尼液体可以采用二甲基硅油，阻尼液体可以通过阻尼孔2311在第一单元腔和第二单元腔之间流动，阻尼孔2311的孔径或者阻尼孔2311设置的数量可以根据实际需求设定。
62.在实际应用中，驱动组件1可以驱动阻尼机构2进行周期性地往复摆动，以使得尾鳍构造4随同阻尼机构2进行周期性地摆动。尾鳍构造4在摆动的过程中通过转轴22带动旋转挡块232往复摆动，以使得第一单元腔和第二单元腔的体积发生改变，并驱使阻尼液体通过阻尼孔2311在第一单元腔和第二单元腔之间流动，从而对转轴22的转动产生阻尼作用。
63.在一些实施例中，如图1和图2所示，为了确保尾鳍构造4在往复摆动中受力的均衡性，本实施例的弹性组件3包括第一扭簧31和第二扭簧32。
64.具体地，转轴22的中部穿设于容纳腔，转轴22的第一端露出于基座21的第一侧面，转轴22的第二端露出于基座21的第二侧面；转轴22的第一端和第二端分别与尾鳍构造4连接。
65.第一扭簧31和第二扭簧32分别套设于转轴22的周壁，第一扭簧31连接于转轴22的第一端和基座21的第一侧面之间，第二扭簧32连接于转轴22的第二端和基座21的第二侧面之间。
66.如图1和图3所示，本实施例的转轴22的第一端和第二端通过上述转接组件5和尾鳍构造4的安装部41连接，转接组件5包括第一转接件51和第二转接件52，第一转接件51和第二转接件52对称设置于阻尼机构2的相对侧，第一转接件51的第一端和转轴22的第一端连接，第一转接件51的第二端和尾鳍构造4的安装部41连接，第二转接件52的第一端和转轴22的第二端连接，第二转接件52的第二端和尾鳍构造4的安装部41连接。
67.由此可见，本实施例基于弹性组件3的阻尼机构2采用的是被动柔顺结构，在驱动组件1驱动阻尼机构2进行周期性地往复摆动过程中，第一扭簧31和第二扭簧32会相应地产生压缩和拉伸形变，实现周期性地存储与释放驱动组件1提供的能量，减小了仿生鱼尾推进器在运动中引起的能量消耗，可以提高仿生鱼尾推进器的推进效率。
68.由于仿生鱼尾推进器只采用了一套驱动组件1，可以减小尾鳍构造4的转动惯量。由于尾鳍构造4基于弹性组件3只能在特定频率产生最优的推进性能，在高于或者低于该特定频率时，尾鳍构造4的推进性能均呈下降趋势，尤其在高频段时，水阻力显著增大，弹性组件3的弹性形变迅速增大，尾鳍构造4的运动规律被破坏，不再符合生物运动的规律。
69.但是，本实施例利用阻尼液体受到旋转挡块232往复摆动以在第一单元腔和第二单元腔之间流动的特性，使得转轴22在转动中受到阻尼力作用，并且转轴22受到的阻尼力随频率增加而增大，当尾鳍构造4在高频段摆动时，阻尼结构23通过转轴22作用于尾鳍构造4的阻尼力，可减小尾鳍构造4的摆动相位并调节尾部摆动幅值，从而优化尾鳍构造4的推进
性能，进而实现提升仿生鱼尾推进器在宽频段的推进力。
70.在一些实施例中，如图3所示，为了确保第一扭簧31产生的弹性力通过转轴22作用于尾鳍构造4，本实施例的转轴22的第一端设有第一盖板221，第一盖板221朝向基座21的一侧面设有第一定位构造201，基座21的第一侧面设有第二定位构造202，第一扭簧31限位于第一盖板221和基座21的第一侧面之间，第一扭簧31的一个引脚和第一定位构造201抵接，第一扭簧31的另一个引脚和第二定位构造202抵接。
71.其中，第一定位构造201可以为用于限定第一扭簧31的一个引脚的孔型槽，第二定位构造202可以为用于限定第一扭簧31的另一个引脚的凹槽。
72.在一些实施例中，如图3所示，为了确保第二扭簧32产生的弹性力通过转轴22作用于尾鳍构造4，本实施例的转轴22的第二端设有第二盖板222，第二盖板222朝向基座21的一侧面设有第三定位构造，基座21的第二侧面设有第四定位构造，第二扭簧32限位于第二盖板222和基座21的第二侧面之间，第二扭簧32的一个引脚和第三定位构造抵接，第二扭簧32的另一个引脚和第四定位构造抵接。
73.其中，第三定位构造也可以为用于限定第二扭簧32的一个引脚的孔型槽，第四定位构造也可以为用于限定第二扭簧32的另一个引脚的凹槽，对此不做具体限定。
74.由于第一扭簧31限位于第一盖板221和基座21的第一侧面之间，第二扭簧32限位于第二盖板222和基座21的第二侧面之间，第一扭簧31和第二扭簧32均不会相对于转轴22发生轴向移动，在阻尼机构2进行周期性地往复摆动过程中，第一扭簧31和第二扭簧32只能产生压缩和拉伸的扭曲形变，实现周期性地存储与释放驱动组件1提供的能量。
75.基于上述实施例的方案，如图2所示，本实施例的基座21包括舱体211、第一端盖212和第二端盖213。
76.舱体211呈筒状，第一端盖212设于舱体211的一端，第二端盖213设于舱体211的另一端，以使得第一端盖212、舱体211和第二端盖213之间围成容纳腔。
77.第一端盖212设有第一轴承支座，第二端盖213设有第二轴承支座，第一轴承支座和第二轴承支座同轴设置，转轴22安装于第一轴承支座和第二轴承支座。
78.具体地，本实施例可在第一端盖212和舱体211的一端之间，以及第二端盖213和舱体211的另一端之间设置静密封结构，并可在转轴22和第一轴承支座之间，以及转轴22和第二轴承支座之间设置动密封结构，以确保容纳腔的密封性。其中，静密封结构和动密封结构均可采用o型密封圈。
79.与此同时，为了实现对第一轴承支座的安装设置，本实施例可以在第一端盖212的中部设置第一凹槽，第一轴承支座包括第一轴承和第一轴承盖板，第一轴承嵌装于第一凹槽中，第一轴承盖板盖装于第一凹槽的槽口端，以对第一轴承进行限位。
80.相应地，为了实现对第二轴承支座的安装设置，本实施例可以在第二端盖213的中部设置第二凹槽，第二轴承支座包括第二轴承和第二轴承盖板，第二轴承嵌装于第二凹槽中，第二轴承盖板盖装于第二凹槽的槽口端，以对第二轴承进行限位。
81.如此，本实施例通过将转轴22插装于第一轴承的内圈和第二轴承的内圈，即可确保转轴22相对于基座21转动设置。
82.在一些实施例中，如图1所示，为了便于驱动阻尼机构2以较大的幅值周期性的往复摆动，本实施例的驱动组件1可以设置包括舵机11和传动连杆12。舵机11的输出端和传动
连杆12连接，传动连杆12和基座21连接，舵机11的转动轴线和转轴22的转动轴线平行。
83.进一步地，本实施例的仿生鱼尾推进器还设置有第一角度传感器6和第二角度传感器8；第一角度传感器6用于检测舵机11的转动角度，第二角度传感器8用于检测转轴22的转动角度。
84.具体地，本实施例可在传动连杆12上设置第一安装架7，第一角度传感器6设置于第一安装架7，第一角度传感器6和舵机11的输出轴连接，并且第一角度传感器6的轴线方向和舵机11的输出轴的中轴线重合。
85.与此同时，本实施例可在基座21上设置第二安装架9，第二角度传感器8设置于第二安装架9，第二角度传感器8和转轴22连接，并且第二角度传感器8的轴线方向和转轴22的中轴线重合。
86.其中，第一角度传感器6和第二角度传感器8均可以采用本领域公知的编码器，第一角度传感器6和第二角度传感器8均选择防水型结构。
87.在一些实施例中，如图4所示，本发明还提供了基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器的测试平台，该测试平台包括固定架101，固定架101通过固定板和六维力传感器102的座体连接，六维力传感器102检测端和连接杆103的上端连接，连接杆103的下端通过连接架104和仿生鱼尾推进器的舵机11连接。
88.在实际应用中，可将仿生鱼尾推进器置于水体环境中，在启动舵机11后，尾鳍构造4在阻尼结构23和弹性组件3的作用下模拟鱼体进行往复摆动，通过六维力传感器102可以测量尾鳍构造4在三维方向上的推进力和推进力矩。
89.图5是现有技术中基于弹性机理的仿生鱼尾推进器的平均推进力对比示意图。在图5中具体示意了基于弹性机理的仿生鱼尾推进器在四种不同弹性刚度下的平均推进力随频率的变化曲线，根据这四条曲线可知，随着弹性机构刚度的增大，仿生鱼尾推进器的最大平均推进力相位呈现滞后变化，并且仿生鱼尾推进器的最大平均推进力随弹性机构刚度的增加而增大，最大平均推力随着频率增大呈现为先增大后下降的趋势。但是，基于弹性机理的仿生鱼尾推进器只能在特定频率产生最大平均推力，推进性能差，应用场合小。
90.图6是本发明提供的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器的平均推进力对比示意图。在图6中具体示意了基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器在四种不同弹性刚度下的平均推进力随频率的变化曲线，根据这四条曲线可知，随着弹性机构刚度的增大，本发明提供的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器的最大平均推力会随之增大，并且相比于基于弹性机理的仿生鱼尾推进器，本发明所示的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器在宽频段(0.5～2hz)所对应的各个频率点位均有显著提升，从而验证了尾鳍构造4在高频段往复摆动时，阻尼机理可实现对尾鳍构造4摆动的幅值与相位的有效调节。
91.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，包括：驱动组件、阻尼机构、弹性组件和尾鳍构造；所述阻尼机构包括基座、转轴和阻尼结构，所述转轴可转动地设于所述基座，所述阻尼结构设于所述转轴和所述基座之间，以调节所述转轴的转动阻尼；所述驱动组件和所述基座连接，所述弹性组件设于所述转轴和所述基座之间；所述尾鳍构造和所述转轴连接，并位于所述阻尼机构背离所述驱动组件的一侧；其中，所述驱动组件用于驱动所述阻尼机构往复摆动，所述尾鳍构造用于在所述阻尼结构和所述弹性组件的作用下相对于所述驱动组件摆动。2.根据权利要求1所述的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，所述阻尼结构包括静止挡块、旋转挡块及阻尼液体；所述基座内形成有容纳腔，所述转轴穿设于所述容纳腔，所述阻尼结构设于所述容纳腔内，所述弹性组件设于所述容纳腔外；所述静止挡块和所述基座连接，所述旋转挡块和位于容纳腔内的所述转轴连接；所述静止挡块和所述旋转挡块围绕所述转轴设置，以将所述容纳腔分隔为第一单元腔和第二单元腔，所述静止挡块设有连通所述第一单元腔和所述第二单元腔的阻尼孔。3.根据权利要求2所述的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，所述阻尼液体包括二甲基硅油。4.根据权利要求2所述的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，所述弹性组件包括第一扭簧和第二扭簧；所述转轴的中部穿设于所述容纳腔，所述转轴的第一端露出于所述基座的第一侧面，所述转轴的第二端露出于所述基座的第二侧面；所述转轴的第一端和第二端分别与所述尾鳍构造连接；所述第一扭簧和所述第二扭簧分别套设于所述转轴的周壁，所述第一扭簧连接于所述转轴的第一端和所述基座的第一侧面之间，所述第二扭簧连接于所述转轴的第二端和所述基座的第二侧面之间。5.根据权利要求4所述的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，所述转轴的第一端设有第一盖板，所述第一盖板朝向所述基座的一侧面设有第一定位构造，所述基座的第一侧面设有第二定位构造，所述第一扭簧限位于所述第一盖板和所述基座的第一侧面之间，所述第一扭簧的一个引脚和所述第一定位构造抵接，所述第一扭簧的另一个引脚和所述第二定位构造抵接；和/或，所述转轴的第二端设有第二盖板，所述第二盖板朝向所述基座的一侧面设有第三定位构造，所述基座的第二侧面设有第四定位构造，所述第二扭簧限位于所述第二盖板和所述基座的第二侧面之间，所述第二扭簧的一个引脚和所述第三定位构造抵接，所述第二扭簧的另一个引脚和所述第四定位构造抵接。6.根据权利要求4所述的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，所述基座包括舱体、第一端盖和第二端盖；所述舱体呈筒状，所述第一端盖设于所述舱体的一端，所述第二端盖设于所述舱体的另一端，以使得所述第一端盖、所述舱体和所述第二端盖之间围成所述容纳腔；所述第一端盖设有第一轴承支座，所述第二端盖设有第二轴承支座，所述第一轴承支座和所述第二轴承支座同轴设置，所述转轴安装于所述第一轴承支座和所述第二轴承支
座。7.根据权利要求1至6任一项所述的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，所述驱动组件包括舵机和传动连杆；所述舵机的输出端和所述传动连杆连接，所述传动连杆和所述基座连接，所述舵机的转动轴线和所述转轴的转动轴线平行。8.根据权利要求7所述的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，还包括：第一角度传感器和第二角度传感器；所述第一角度传感器用于检测所述舵机的转动角度，所述第二角度传感器用于检测所述转轴的转动角度。9.根据权利要求1至6任一项所述的基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，其特征在于，还包括：转接组件；所述尾鳍构造呈月牙状，所述尾鳍构造具有安装部，所述安装部设于所述尾鳍构造的外侧沿边的中部，所述转轴和所述转接组件连接，所述转接组件和所述安装部连接。

技术总结
本发明涉及水下机器人技术领域，公开了一种基于阻尼弹性复合机理的仿生鱼尾推进器，包括驱动组件、阻尼机构、弹性组件和尾鳍构造；阻尼机构包括基座、转轴和阻尼结构，转轴可转动地设于基座，阻尼结构设于转轴和基座之间，以调节转轴的转动阻尼；驱动组件和基座连接，弹性组件设于转轴和基座之间；尾鳍构造和转轴连接，并位于阻尼机构背离驱动组件的一侧；驱动组件用于驱动阻尼机构往复摆动，尾鳍构造用于在阻尼结构和弹性组件的作用下相对于驱动组件摆动。本发明基于弹性组件的弹性力和阻尼结构的阻尼力的复合作用，可提升尾鳍构造在宽频率范围内的推进性能，能够解决现有仿生鱼尾机构无法兼具宽频段高效推进和机械结构性能单一的问题。一的问题。一的问题。


技术研发人员：周超 王霄飞 范俊峰 王健 尹昭然 邓良伟 朱春晖 张灼亮
受保护的技术使用者：中国科学院自动化研究所
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2023/4/4