一种基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构

本技术涉及仿生机械，尤其涉及一种基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构。

背景技术：

1、仿生机器鱼指以鱼类游动的推进机理为仿生对象，利用机械、电子元器件或智能材料来实现水下推进功能的运动装备。近年来，仿生鱼在海底资源勘探、水文信息采集、海洋生态调查以及军事侦察中的迫切需求，使它成为研究热点之一。

2、根据仿生机器鱼游动所依靠的仿生部位和推进原理，可分为两大类：bcf类和mpf类，bcf—尾鳍(body and/or caudal fin)，这类机器鱼主要依靠身体和尾部的摆动来推进，mpf———胸鳍(median and/or paired fin)，这类机器鱼依靠身体中部的胸鳍推进。与尾鳍推进的严重艏摇现象相比，胸鳍推进具有低能耗滑翔、高机动扑翼推进，利于广域巡游、原位转向，游动过程身体躯干部分稳定性好，利于探测设备成像等显著优势。蝠鲼作为典型的mpf鱼类，采用胸鳍机动推进和低能耗滑翔运动，其高稳定、高机动、高效率、长航程等优点，使其成为不可多得的仿生对象，国内外学者竞相研究。蝠鲼身体扁平，体呈菱形，体长可达8米，体重可达1吨以上，其具有强大的胸鳍，通过胸鳍的波动运动来产生前进的推力，不仅拥有高效的巡游性能，其机动性也非常强，可以快速灵活地实现原地转向。蝠鲼胸鳍的运动呈现强烈的三维特征，可认为是侧向(即翼展方向)与前进方向(即弦向)的波动运动的合成。仿蝠鲼胸鳍机构是基于蝠鲼生物原型，模仿蝠鲼柔性胸鳍的运动特性，利用特殊的机械驱动结构与柔性材料制作而成的一种推进机构。仿蝠鲼胸鳍机构能模仿蝠鲼在水中完成波动拍打运动，从而产生驱动力。但是在目前的仿蝠鲼扑动机构中，多采用复杂的螺杆传动，增加了航行器的总重量，降低了航行器的灵活性。

3、现有的仿蝠鲼扑动机构采用靠螺杆传动的机械构成(如公开号为cn115924044a的胸鳍模块和仿生机器蝠鲼，公开号为cn114889788a的一种仿生蝠鲼专利中都存在大量传动机械，导致占用了大量空间，又自重较大，容易出现故障的问题。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的现有的仿生蝠鲼中存在大量传动机械，即占用了大量空间，又自重较大，且容易出现故障的技术问题，提供了一种结构简洁巧妙，占用空间小，减小重量并且不容易出现故障的基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构。

2、为本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：

3、一种基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，包括固定座、电源、第一扑动组件和第二扑动组件；所述固定座上设置有安装槽；所述电源设置在安装槽内；所述第一扑动组件和第二扑动组件对称设置在固定座的左右两侧；所述第一扑动组件和第二扑动组件均包括扑动支架、第一伸缩式电磁铁、第二伸缩式电磁铁和扑动模块；所述扑动支架固定连接在固定座的侧板上；所述扑动支架内侧设置有电磁铁安装槽，且电磁铁安装槽位于固定座侧板的内侧；所述第一伸缩式电磁铁和第二伸缩式电磁铁分别设置在电磁铁安装槽内；且第一伸缩式电磁铁和第二伸缩式电磁铁分别与电源连接；所述扑动支架外侧设置有连接活动槽；所述连接活动槽位于固定座侧板的外侧；所述扑动模块转动连接在连接活动槽内，且第一伸缩式电磁铁的第一伸缩杆穿过固定座侧板与扑动模块铰接，第二伸缩式电磁铁的第二伸缩杆穿过固定座侧板与扑动模块铰接，通过第一伸缩式电磁铁和第二伸缩式电磁铁相配合驱动扑动模块来回转动，从而达到上下扑动的运动效果。通过第一伸缩式电磁铁和第二伸缩式电磁铁与扑动模块相结合，实现了结构简洁巧妙，占用空间小，减小重量并且不容易出现故障的效果，同时以扑动的形式也能够更好的效仿蝠鲼的运动状态，达到更好的运动效果。

4、作为优选，所述电源通向第一伸缩式电磁铁的交流电流相位与通向第二伸缩式电磁铁的交流电流相位之间相差180°；使第一伸缩式电磁铁的第一伸缩杆与第二伸缩式电磁铁的第二伸缩杆动作相反。通过反向动作能够使扑动模块达到扑动的效果，从而能够更好的效仿蝠鲼的运动状态。

5、作为优选，所述扑动模块包括扑动块、扑动转轴和扑动偏心轮；所述扑动块上设置有贯穿的配合孔；所述扑动转轴的两端分别与连接活动槽的两侧壁固定连接；所述扑动偏心轮偏心转动连接在扑动转轴上；所述扑动块套设在扑动偏心轮外，且扑动偏心轮的外壁与配合孔的内壁相抵；所述第一伸缩式电磁铁与第二伸缩式电磁铁上下对称设置；所述扑动块的内侧通过第一转动组与第一伸缩式电磁铁的第一伸缩杆转动连接；所述扑动块的内侧通过第二转动组与第二伸缩式电磁铁的第二伸缩杆转动连接；所述扑动块的外侧设置有传动杆。通过扑动块与扑动偏心轮相配合，实现扑动块的偏心转动，从而便于更好的效仿蝠鲼的运动形态，从而达到水下潜行的效果。

6、作为优选，所述第一转动组和第二转动组均包括第一连接块、第二连接块和连接轴；所述第一连接块和第二连接块水平对称设置在扑动块的内侧壁上；所述连接轴的两端分别固定连接在第一连接块和第二连接块上；所述连接轴与伸缩式电磁铁的伸缩杆铰接。通过连接轴与伸缩杆铰接，能够使伸缩杆伸缩时使连接轴带动扑动块进行偏心转动。

7、作为优选，所述第一扑动组件的数量为三个，所述第二扑动组件的数量为三个，三个第一扑动组件等间隔排列设置在固定座的左侧，三个第二扑动组件等间隔排列设置在固定座的右侧，且三个第一扑动组件与三个第二扑动组件对称设置。通过三组能够更好的进行控制，达到更好的支撑效果以及控制状态。

8、作为优选，还包括第一蝠鲼蒙皮和第二蝠鲼蒙皮，所述第一蝠鲼蒙皮包裹在三个第一扑动组件上，所述第二蝠鲼蒙皮包裹在三个第二扑动组件上。通过第一蝠鲼蒙皮和第二蝠鲼蒙皮便于更好达到蝠鲼一样的外形，以及达到更好的运动效果，并且柔性蒙皮采用硅胶、橡胶或tpu制作而成。

9、作为优选，三个所述第一扑动组件的电流相位依次相差-70°～-20°，三个所述第一扑动组件的电流相位依次相差-70°～-20°。通过相位差能够进一步更好的达到和蝠鲼一样的运动状态。

10、作为优选，所述扑动支架与固定座呈一体成型。通过一体成型设置进一步提升结构的稳定性和牢固性，同时也方便安装。

11、综上所述，本实用新型的优点是通过第一伸缩式电磁铁和第二伸缩式电磁铁与扑动模块相结合，实现了结构简洁巧妙，占用空间小，减小重量并且不容易出现故障的效果，同时以扑动的形式也能够更好的效仿蝠鲼的运动状态，达到更好的运动效果。

技术特征：

1.一种基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，其特征在于，包括固定座(1)、电源(2)、第一扑动组件(3)和第二扑动组件(4)；所述固定座(1)上设置有安装槽(11)；所述电源(2)设置在安装槽(11)内；所述第一扑动组件(3)和第二扑动组件(4)对称设置在固定座(1)的左右两侧；所述第一扑动组件(3)和第二扑动组件(4)均包括扑动支架(31)、

2.根据权利要求1所述的基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，其特征在于，

技术总结本技术涉及仿生机械技术领域，一种基于电磁驱动的仿蝠鲼扑动机构，包括固定座、电源、第一扑动组件和第二扑动组件；第一扑动组件和第二扑动组件均包括扑动支架、第一伸缩式电磁铁、第二伸缩式电磁铁和扑动模块；扑动支架内侧设置有电磁铁安装槽，第一伸缩式电磁铁和第二伸缩式电磁铁设置在电磁铁安装槽内；第一伸缩式电磁铁和第二伸缩式电磁铁与电源连接；扑动支架外侧设置有连接活动槽；扑动模块转动连接在连接活动槽内，第一伸缩式电磁铁的第一伸缩杆穿过固定座侧板与扑动模块连接，第二伸缩式电磁铁的第二伸缩杆穿过固定座侧板与扑动模块连接。本技术的优点是实现了结构简洁巧妙，占用空间小，减小重量并且不容易出现故障的效果。技术研发人员：宫蕾,曹勇,曹永辉,郝艺伟,刘博俊受保护的技术使用者：西北工业大学宁波研究院技术研发日：20231127技术公布日：2024/5/12