一种水下动力组件以及水下机器人的制作方法

本实用新型涉及水下设备技术领域，具体而言，涉及一种水下动力组件以及一种水下机器人。

背景技术：

传统的水下航行器主要是利用螺旋桨的推进方式，这种推进方式局限在于低速环境下性能不佳，噪声较大，机动性较差。如今，人们对于水下航行器的要求越来越高，以应对海洋中出现的复杂情况，需要水下航行器在低速环境下具有良好的机动性和稳定性。螺旋桨推进方式已经难以满足这一要求。

研究发现，水下生物经过上万年的进化，已经很好地适应了复杂的海洋环境。人们根据推进方式的不同，将其分为两类，第一种是通过身体尾鳍的摆动进行推进，其特点是启动速度快，静水航行效率高。该推进模式常见于像鲹科目的鱼类中。第二种主要是利用胸鳍的拍打来进行推进，其特点是机动性强，抗干扰能力强，以及低速条件下推进效率高，常见于鳐科目和鲼科目的鱼类当中。通过对海洋生物推进方式的模仿，人们研制出了许多新型的推进装置，取得了良好的推进效果。

在众多的海洋生物当中，鲼科鱼类在游动过程中有着较高的推进效率，同时兼有优良的机动特性和良好的稳定性，能够应对各种海洋状况；是很好的仿生对象。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本实用新型的一个目的在于提供一种水下动力组件。

本实用新型的另一个目的在于提供一种具有上述水下动力组件的水下机器人。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面的技术方案提供了一种水下动力组件，包括：固定架、翅膀骨架、转动驱动装置、拉绳以及拉绳驱动装置；翅膀骨架的根部与固定架固定连接；拉绳为两个且分别位于在翅膀骨架的上下两侧，拉绳的两端分别与翅膀骨架的端部以及拉绳驱动装置固定；转动驱动装置固设于固定架上，转动驱动装置通过扭矩传递结构与翅膀骨架的前侧连接，其中，拉绳驱动装置能带动两个拉绳拉紧或松弛，以使翅膀骨架上下扑动；转动驱动装置能驱动翅膀骨架的前侧弯曲，以使翅膀骨架翻转。

本方案中，拉绳驱动装置能带动两个拉绳拉紧或松弛，以使翅膀骨架上下扑动；转动驱动装置能驱动翅膀骨架的前侧弯曲，以使翅膀骨架翻转。这样，翅膀骨架能够实现上下扑动以及翻转，能够实现鲼科鱼类的仿生，提高水下机器人在水下的机动能力。

其中，翅膀骨架的根部与翅膀骨架的端部为相对的两端。

在上述技术方案中，优选地，翅膀骨架包括：弹性框架，弹性框架的根部与固定架转动连接，弹性框架的端部与拉绳固定连接，弹性框架的前侧与扭矩传递结构连接；多个节骨架，每个节骨架的前后两端与弹性框架的前后两侧对应固定。

在上述任一技术方案中，优选地，节骨架的上下两侧分别设有通孔，上下两个拉绳分别穿过通孔，以实现拉绳在翅膀骨架上下两侧的活动设置。

在上述任一技术方案中，优选地，由弹性框架的根部至弹性框架的端部，多个节骨架依次平行设置。

在上述任一技术方案中，优选地，扭矩传递结构包括：输出轴、扭转轴以及万向节；输出轴与转动驱动装置连接，转动驱动装置能带动输出轴转动；扭转轴与翅膀骨架的前侧固定连接且与输出轴通过万向节连接。

在上述任一技术方案中，优选地，拉绳驱动装置包括：机架，固设于安装架上；驱动电机，固设于机架上；两个绞线轮，设于机架上，驱动电机与两个绞线轮通过传动结构连接，两个拉绳分别与绞线轮连接，驱动电机驱动两个绞线轮转动，两个拉绳分别拉紧和松弛，以实现翅膀骨架的上下扑动。

在上述任一技术方案中，优选地，传动结构包括：主齿轮，固设于驱动电机的转轴上；两个从动齿轮，转动设于机架上且分别与对应的绞线轮同轴固定，两个从动齿轮均与主齿轮啮合。

在上述任一技术方案中，优选地，拉绳驱动装置还包括：两个绞线导向轮，转动设于机架上，绞线导向轮与绞线轮一一对应，每个拉绳经绕过绞线导向轮后连接在绞线轮上。

在上述任一技术方案中，优选地，拉绳驱动装置还包括：两个导向柱组，导向柱组与绞线导向轮对应设置，每个导向柱组包括两个与机架连接的导向柱，拉绳先后经两个导向柱之间的间隙以及绞线导向轮，最终与绞线轮连接。

本实用新型第二方面的技术方案提供了一种水下机器人，包括：机身；以及第一方面任一技术方案中的水下动力组件，水下动力组件为至少两个，且水下动力组件对称固设于机身的两侧。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的水下动力组件部分结构的立体结构示意图；

图2是图1中a部分的局部放大图；

图3是根据本实用新型的一个实施例的水下动力组件部分结构的俯视图；

图4是根据本实用新型的一个实施例的水下动力组件部分结构的立体结果示意图；

图5是根据本实用新型的一个实施例的水下动力组件部分结构的侧视图；

图6是图5中b-b截面的剖视图；

图7是图5中c-c截面的剖视图。

其中，图1至图7中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10固定架，20翅膀骨架，21弹性框架，22节骨架，221通孔，30转动驱动装置，40拉绳驱动装置，41机架，42驱动电机，43绞线轮，44传动结构，441主齿轮，442从动齿轮，45绞线导向轮，46导向柱组，461导向柱，50扭矩传递结构，51输出轴，52扭转轴，53万向节。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图7描述根据本实用新型的一些实施例。

如图1至图7所示，本实用新型第一方面的实施例提供了一种水下动力组件，包括：固定架10、翅膀骨架20、转动驱动装置30、拉绳以及拉绳驱动装置40；翅膀骨架20的根部与固定架10固定连接；拉绳为两个且分别位于在翅膀骨架20的上下两侧，拉绳的两端分别与翅膀骨架20的端部以及拉绳驱动装置40固定；转动驱动装置30固设于固定架10上，转动驱动装置30通过扭矩传递结构50与翅膀骨架20的前侧连接，其中，拉绳驱动装置40能带动两个拉绳拉紧或松弛，以使翅膀骨架20上下扑动；转动驱动装置30能驱动翅膀骨架20的前侧弯曲，以使翅膀骨架20翻转。

本方案中，拉绳驱动装置40能带动两个拉绳拉紧或松弛，以使翅膀骨架20上下扑动；转动驱动装置30能驱动翅膀骨架20的前侧弯曲，以使翅膀骨架20翻转。这样，翅膀骨架20能够实现上下扑动以及翻转，能够实现鲼科鱼类的仿生，提高水下机器人在水下的机动能力。

在上述实施例中，优选地，翅膀骨架20包括：弹性框架21，弹性框架21的根部与固定架10转动连接，弹性框架21的端部与拉绳固定连接，弹性框架21的前侧与扭矩传递结构50连接；多个节骨架22，每个节骨架22的前后两端与弹性框架21的前后两侧对应固定。

本方案中，弹性框架21的根部与固定架10固定连接，弹性框架21的端部与拉绳固定连接，拉绳位于弹性框架21的上下两侧，这样，当弹性框架21上侧的拉伸拉紧，且弹性框架21下侧的拉绳松弛，弹性框架21向上弯折，同时弹性框架21带动节骨架22移动，实现翅膀骨架20向上扑动的动作；同理，当弹性框架21下侧的拉绳拉紧，弹性框架21上侧的拉绳松弛，弹性框架21向下弯曲，实现翅膀骨架20向下扑动的动作。

同时，弹性框架21的前侧与转动驱动装置30通过扭矩传递结构50连接，转动驱动装置30通过扭矩传递结构50带动弹性框架21的前侧向上弯曲或向下弯曲，弹性框架21带动节骨架22偏转，以实现翅膀骨架20向上翻转或向下翻转的动作。

进一步地，由前向后，节骨架22的高度之间减小。这样便于减小流体阻力，提高效率。

在上述任一实施例中，优选地，节骨架22的上下两侧分别设有通孔221，上下两个拉绳分别穿过通孔221，以实现拉绳在翅膀骨架20上下两侧的活动设置。

本方案中，节骨架22的上下两侧分别设有通孔221，通孔221位于弹性框架21的上下两侧，位于弹性框架21上侧的拉绳，穿过所有节骨架22的上侧通孔221且两端与弹性框架21的端部以及拉绳驱动装置40固定；位于弹性框架21下侧的拉绳，穿过所有节骨架22的下侧通孔221且两端与弹性框架21的端部以及拉绳驱动装置40固定。

通过设置通孔221，能够限制拉绳的移动方向，更好地实现翅膀骨架20的上下扑动。

同时，拉绳还能够与通孔221的侧壁抵靠，这样能够使翅膀骨架20在上下扑动过程中保持动作的稳定性，防止水中暗流导致翅膀骨架20的扑动动作变形。

在上述任一实施例中，优选地，由弹性框架21的根部至弹性框架21的端部，多个节骨架22依次平行设置。

本方案中，由弹性框架21的根部至弹性框架21的端部，多个节骨架22依次平行设置，使翅膀骨架20发热外侧形状规则，便于减小阻力。

进一步地，由弹性框架的根部至弹性框架的端部，多个节骨架22等间隔设置。

本方案中，个节骨架22等间隔设置，一方面便于弹性框架21在拉绳的作用下均匀形变，另一方面也能使弹性框架21受力均匀，提高翅膀骨架20的可靠性。

在上述任一实施例中，优选地，扭矩传递结构50包括：输出轴51、扭转轴52以及万向节53；输出轴51与转动驱动装置30连接，转动驱动装置30能带动输出轴51转动；扭转轴52与翅膀骨架20的前侧固定连接且与输出轴51通过万向节53连接。

本方案中，扭转轴52与弹性框架21的前侧固定，输出轴51与转动驱动装置30连接，扭转轴52与输出轴51通过万向节53连接。这样，转动驱动装置30带动输出轴51转动，输出轴51通过万向节53带动扭转轴52转动，进而使弹性框架21的前侧向上或向下弯曲，实现翅膀骨架20的翻转。

其中，通过设置万向节53，能够在翅膀骨架20上下扑动的过程中实现翻转，以能够更好地实现鲼科鱼类的仿生。

如图4至图7所示，在上述任一实施例中，优选地，拉绳驱动装置40包括：机架41，固设于安装架上；驱动电机42，固设于机架41上；两个绞线轮43，设于机架41上，驱动电机42与两个绞线轮43通过传动结构44连接，两个拉绳分别与绞线轮43连接，驱动电机42驱动两个绞线轮43转动，两个拉绳分别拉紧和松弛，以实现翅膀骨架20的上下扑动。

本方案中，上下两个拉绳的一端分别与对应的绞线轮43固定，这样，驱动电机42带动绞线轮43转动时，能够实现拉绳的拉紧或松弛。

如图6所示，在上述任一实施例中，优选地，传动结构44包括：主齿轮441，固设于驱动电机42的转轴上；两个从动齿轮442，转动设于机架41上且分别与对应的绞线轮43同轴固定，两个从动齿轮442均与主齿轮441啮合。

本方案中，两个从动齿轮442分别与两个绞线轮43对应同轴固定。这样，能够实现两个绞线轮43的同步转动。其中，两个绞线轮43上的拉绳的缠绕方向相反，这样，两个绞线轮43沿相同方向同步转动时，一个拉绳松弛，另一个拉绳拉紧，实现翅膀骨架20上下扑动的动作。

如图7所示，在上述任一实施例中，优选地，拉绳驱动装置40还包括：两个绞线导向轮45，转动设于机架41上，绞线导向轮45与绞线轮43一一对应，每个拉绳经绕过绞线导向轮45后连接在绞线轮43上。

本方案中，通过设置绞线导向轮45，能够使拉绳运动更加规则，减少拉绳的偏移。

在上述任一实施例中，优选地，拉绳驱动装置40还包括：两个导向柱46，导向柱46与绞线导向轮45对应设置，每个导向柱46包括两个与机架41连接的导向柱461，拉绳先后经两个导向柱461之间的间隙以及绞线导向轮45，最终与绞线轮43连接。

更具体地，翅膀骨架20的外侧包裹有壳体。

本实用新型第二方面的实施例提供了一种水下机器人，包括：机身；以及第一方面任一实施例中的水下动力组件，水下动力组件为至少两个，且水下动力组件对称固设于机身的两侧。

本方案中，水下动力组件对称固设于机身的两侧，便于保持机身的平衡。

同时，由于本方案中的水下机器人具有上述任一实施例中的动力组件，因而具有上述实施例的全部有益效果，此处不再赘述。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，拉绳驱动装置能带动两个拉绳拉紧或松弛，以使翅膀骨架上下扑动；转动驱动装置能驱动翅膀骨架的前侧弯曲，以使翅膀骨架翻转。这样，翅膀骨架能够实现上下扑动以及翻转，能够实现鲼科鱼类的仿生，提高水下机器人在水下的机动能力。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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装置或单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除