一種具有換軸門式機構的凸輪繩驅動機器魚尾擺動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機器魚的尾部擺動裝置，更特別地說，是指一種具有換軸門式機構的 凸輪繩驅動機器魚尾擺動裝置。
【背景技術】
[0002] 機器魚是一種模仿魚類游動方式的水下無人航行器，具有體積小、重量輕、隱蔽性 好、機動能力強、游動速度快的特點，在水下探索和現代國防中具有巨大的應用前景，成為 機器人領域的研究熱點。
[0003] 生物魚的推進模式主要分為兩類："身體/尾鰭"模式(Body and/or Caudal Fin， BCF)和"中間鰭/對鰭"模式(Median and/or Paired Fin，MPF)。自然界中大部分魚類都采 用了 BCF模式，故現階段國內外學者投入大量精力研究機器魚身體及尾部的擺動實現方法， 以期達到更好地仿生來實現更高效的游動方式。魚類生物擺動是由肌肉驅動的，而在魚體 中肌肉對稱分布于魚體兩側來提供左右搖擺動力。
[0004]傳統使用獨立舵機或其他類型電機(這里以舵機為例）為繩驅動提供動力裝置的 設計，都將舵機與繩一一對應配置，這將會使電機數量隨關節成比例地增加了功耗和控制 難度。另一方面對于單一運動規律的機器魚，即機器魚特定關節轉動末端為特定的變速運 動，這就要求電機轉速要與之對應，而實現電機不規則變速轉動控制是較困難的。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種具有換軸門式機構的凸輪繩驅動機器魚尾擺動裝置，在 應用該可換軸關節的基礎上，對于周期性重復同規率擺動問題，本發明通過由執行末端（即 第一門）的擺動規律（角度、速度、加速度)來逆向反推盤型凸輪的幾何形狀，通過控制單個 直流電機恒速轉動帶動盤型凸輪轉動、進而通過繩驅動實現了機器魚尾鰭的重復規律擺 動。本發明裝置能夠很好地解決繩驅動定軸關節中存在的不同驅動繩間的配合問題。本發 明裝置將復雜機器魚鰭控制問題轉化為盤型凸輪結構外形設計問題，有效降低了機器魚控 制系統的復雜度。
[0006] 本發明是一種具有換軸門式機構的凸輪繩驅動機器魚尾擺動裝置，該繩驅動機器 魚尾擺動裝置包括有機器魚尾(2)、可換軸門式機構（1)、盤型凸輪驅動機構(3)、底座(4)、A 拉繩(5A)、B拉繩(5B)、A立柱(6A)和B立柱(6B);其中，A門框（1B)與B門框（1C)的結構相同;A 立柱(6A)與B立柱(6B)的結構相同；
[0007] 可換軸門式機構（1)包括有第一門（1 A)、A門框(IB)、B門框(1C)、A彈簧掛架（1J)、B 彈簧掛架（1K)、A彈簧（1H)、B彈簧（II)、連接角件（11^、謂、謂、1?)和4組滑動軸承（1-1)、8組 滑動軸承(1-2);
[0008] 第一門（1A)的中心部位設有減重用的BA通孔(1A1);
[0009] 第一門（1A)的左端部（1A-1)設有A半開口軸套（1A2)、A凸塊（1A3)、A滑動軸承支撐 端（1A4)、B滑動軸承支撐端（1A5);
[0010] 所述A凸塊（1A3)上設有BB通孔（1A31)和BC通孔（1A32) ;BB通孔（1A31)用于系A拉 繩(5A)的一端，A拉繩(5A)的另一端系在A立柱(6A)上;BC通孔（1A32)用于鉤掛A彈簧（1H)的 一端，A彈簧(1H)的另一端鉤掛在A彈簧掛架(1J)的懸臺（1J1)上；
[0011] 所述A滑動軸承支撐端（1A4)上設有BD通孔(1A41);
[0012] 所述B滑動軸承支撐端（1A5)上設有BE通孔（1A51); BD通孔（1A41)與BE通孔（1A51) 內放置有C定位螺栓（1F)，A滑動軸承支撐端（1A4)與B滑動軸承支撐端（1A5)之間放置并固 定有C套筒轉軸(1F1);
[0013] 第一門（1A)的右端部（1A-2)設有B半開口軸瓦（1A6)、B凸塊（1A7)、C滑動軸承支撐 端（1A8)、D滑動軸承支撐端（1A9);
[00M] 所述B凸塊（1A7)上設有BF通孔（1A71)和BG通孔（1A72) ;BF通孔（1A71)用于系B拉 繩(5B)的一端，B拉繩(5B)的另一端系在B立柱(6B)上;BG通孔（1A72)用于鉤掛B彈簧（II)的 一端，B彈簧(11)的另一端鉤掛在B彈簧掛架(1K)的懸臺（1K1)上；
[0015] 所述C滑動軸承支撐端（1A8)上設有BH通孔（1A81);
[0016] 所述D滑動軸承支撐端（1A9)上設有BI通孔（1A91);BH通孔（1A81)與BI通孔（1A91) 內放置有D定位螺栓（1G)，C滑動軸承支撐端（1A8)與D滑動軸承支撐端（1A9)之間放置并固 定有D套筒轉軸（1G1);
[0017] A門框（1B)上設有E滑動軸承支撐端（1B1)、F滑動軸承支撐端（1B2)、C半開口軸瓦 (1B3);
[0018] 所述E滑動軸承支撐端（1B1)上設有BJ通孔(1B11);
[0019] 所述F滑動軸承支撐端（1B2)上設有BK通孔（1B21);BJ通孔（1B11)與BK通孔（1B21) 內放置有A定位螺栓（1D)，E滑動軸承支撐端（1B1)與F滑動軸承支撐端（1B2)之間放置并固 定有A套筒轉軸(1D1);
[0020] B門框（1C)上設有G滑動軸承支撐端（1C1)、H滑動軸承支撐端（1C2)、D半開口軸瓦 (1C3);
[0021] 所述G滑動軸承支撐端（1C1)上設有BL通孔(1C11);
[0022] 所述Η滑動軸承支撐端（1C2)上設有BM通孔（1C21);BL通孔（1C11)與BM通孔（1C21) 內放置有B定位螺栓（1E)，G滑動軸承支撐端（1C1)與Η滑動軸承支撐端（1C2)之間放置并固 定有Β套筒轉軸（1E1);
[0023] Α彈簧掛架(1J)與Β彈簧掛架(1Κ)的結構相同；
[0024] A彈簧掛架（1J)上設有懸臺（1J1)，懸臺（1J1)上設有BN通孔（1J2)，BN通孔（1J2)用 于A彈簧（1H)的一端穿過，使A彈簧(1H)鉤掛在懸臺（1J1)上;A彈簧掛架（1J)的固定臺（1J3) 通過螺釘固定在A門框（1B)上;A彈簧（1H)的另一端鉤掛在A門框（1B)的A凸塊（1A3)的BB通 孔（1A32)上；
[0025] B彈簧掛架（1K)上設有懸臺（1K1)，懸臺（1K1)上設有B0通孔（1K2)，B0通孔（1K2)用 于B彈簧（II)的一端穿過，使B彈簧(II)鉤掛在懸臺（1K1)上;B彈簧掛架（1K)的固定臺（1K3) 通過螺釘固定在B門框（1C)上;B彈簧（II)的另一端鉤掛在B門框（1C)的B凸塊（1A7)的BG通 孔(1A72)上；
[0026]所述連接角件組件是指具有L形構型的四個結構相同的A連接角件（1L)、B連接角 件（1M)、C連接角件（1N)和D連接角件（1P);
[0027] A連接角件（1L)的一臂板與B連接角件（1M)的一臂板相對放置，且夾持住A門框 (IB) 的下端，并通過螺釘與螺母實現將A門框（1B)的下端與A連接角件（1L)和B連接角件 (1M)的固定;A連接角件（1L)的另一臂板與B連接角件（1M)的另一臂板通過螺釘固定在底座 ⑷上；
[0028] C連接角件（1N)的一臂板與D連接角件（1P)的一臂板相對放置，且夾持住B門框 (IC) 的下端，并通過螺釘與螺母實現將B門框（1C)的下端與C連接角件（1N)和D連接角件 (1P)的固定;C連接角件（1N)的另一臂板與D連接角件（1P)的另一臂板通過螺釘固定在底座 ⑷上；
[0029] A半開口軸瓦（1A2)、A定位螺栓（1D)和A套筒轉軸（1D1)構成A組滑動軸承。B半開口 軸瓦（1A6)、B定位螺栓（1E)和B套筒轉軸（1E1)構成B組滑動軸承。C半開口軸瓦（1B3)、C定位 螺栓(1F)和C套筒轉軸（1F1)構成C組滑動軸承。D半開口軸瓦（1C3)、D定位螺栓(1G)和D套筒 轉軸（1G1)構成D組滑動軸承。
[0030] A定位螺栓（1D)的一端順次穿過E滑動軸承支撐端（1B1)上的BJ通孔（1B11)、A套筒 轉軸（1D1)、F滑動軸承支撐端（1B2)上的BK通孔（1B21)后，螺紋連接上螺母;A半開口軸瓦 (1八2)位于六套筒轉軸(101)處。
[0031 ] B定位螺栓（1E)的一端順次穿過G滑動軸承支撐端（1C1)上的BL通孔（1C11)、B套筒 轉軸（1E1)、Η滑動軸承支撐端（1C2)上的BM通孔（1C21)后，螺紋連接上螺母;B半開口軸瓦 (1八6)位于8套筒轉軸（把1)處。
[0032] C定位螺栓（1F)的一端順次穿過Α滑動軸承支撐端（1Α4)上的BD通孔（1Α41)、C套筒 轉軸（1F1)、B滑動軸承支撐端（1A5)上的BE通孔（1A51)后，螺紋連接上螺母;C半開口軸瓦 (183)位于(：套筒轉軸(1?1)處。
[0033] D定位螺栓（1G)的一端順次穿過C滑動軸承支撐端（1A8)上的BH通孔（1A81)、D套筒 轉軸（1G1)、D滑動軸承支撐端（1A9)上的BI通孔（1A91)后，螺紋連接上螺母;D半開口軸瓦 (1〇3)位于0套筒轉軸（161)處。
[0034] 盤型凸輪驅動機構（3)包括有凸輪(3A)、聯軸器(3B)、直流電機(3C)、A滑塊(3E)、B 滑塊(3F)、A長鍵(3G)、B長鍵(3H)、A支架(31)、B支架(3J)、A導軌(3K)和B導軌(3L);
[0035]凸輪(3A)上設有AA通孔(3A1)，AA螺釘(3A2)穿過AA通孔(3A1)后螺紋連接在聯軸 器(3B)上；
[0036] 聯軸器(3B)上設有AA螺紋孔(3B1)和盲孔(3B2)，AA螺紋孔(3B1)用于放置AA螺釘 (3A2)，盲孔(3B2)用于放置銷釘(3D);
[0037] 直流電機(3C)的輸出軸通過銷釘(3D)與聯軸器(3B)的下端固定，凸輪(3A)通過AA 螺釘(3A2)與聯軸器(3B)的面板固定;直流電機(3C)通過底座(4)支撐并固定于底座(4)上；
[0038] A滑塊(3E)與B滑塊(3F)的結構相同；
[0039] A滑塊（3E)上設有AB通孔(3