柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼

1.本发明涉及仿生机器鱼领域，尤其涉及一种柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼。


背景技术：

2.目前，海洋资源勘测、军事等领域对高性能水下推进器需求高涨，然而传统的水下推进器多采用螺旋桨推进，该推进形式在效率、能耗、机动能力和噪音等方面存在不足。
3.水生生物经过几亿年的进化，展现出多种高效率、高机动性能的推进形式，研究人员受此启发设计出了大量仿生机器鱼，仿生推进形式带来的优异性能使得该领域受到了越来越多的关注。
4.本发明以一种海扁虫为仿生对象，其采用中央鳍/对鳍(medianand/or paired fin,mpf)鱼鳍波动推进模式，相比于以鳐鱼为代表的mpf鱼鳍摆动推进和常见的以沙丁鱼为代表的身体/尾鳍(body and/or caudalfin,bcf)推进，具有低速下效率高、机动性高和低流体扰动等优点。
5.据文献调研，早在1926年美国学者breder介绍了一种轴驱式波动鳍推进器，受限于当时技术局限电机普遍尺寸偏大且功率低下，该种轴驱动式方案性能孱弱。近年来，随着大功率紧凑化的电机逐渐普及，湖南大学提出了改进的轴驱式传动设计，进一步优化实现一传动轴同时驱动多面鳍，德国festo公司开发出一款柔性波动鳍机器鱼，通过万向节链接每一段曲轴实现了俯仰方向的柔性运动，但是这类轴驱式设计中曲轴节与节之间角度差值无法在运动中调节，故无法实现相邻鳍条之间相位改变，导致鳍面型状不可改变，机动性能和仿真程度有局限。另一类驱动采用若干小型电机(舵机)直接驱动方案，每一根鳍条对应一个电机(舵机)，代表性的有美国西北大学curet设计的魔鬼鱼仿生机器鱼，这种多电机方案可通过编程实现多种鳍面形状的改变，但是其机构自由度远大于运动自由度，具有自由度上的冗余，以机构设计的角度该方案较不明智，同时多鳍面由多个电机配合驱动对协调控制提出了较高要求，且电机数量太多使其在可靠性和成本方面都处于劣势。
6.专利申请号为：201910456542.2公开了一种单驱动波动鳍推进装置及仿生水下航行器，其传动装置是曲轴实现的，而本机器鱼是通过齿轮轮系实现传动，二者传动方式不同。专利申请号为：201710221233.8公开了一种带波动鳍的仿生水下滑翔机，其目的是为解决传统水下滑翔机缺乏动力源及有效通讯手段，主体水下滑翔机是刚性的，而本机器鱼实现的目标是柔性的仿生机器鱼。专利申请号为：202010657075.2公开了一种水陆两栖仿生机器人，其摆动组件是共轭凸轮机构，而本机器鱼的摆动组件是行星轮系和连杆，可实现摆动频率的改变。
7.因此，综合考虑传统水下推进器的效率低、机动性差、噪音大等因素，本发明提出一种柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，旨在模拟海扁虫的运动方式，通过行星轮系实现对鳍波动，且波形频率、振幅可变的运动形式。


技术实现要素：

8.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，具有隐秘性能强、机动性能好、推进效率高、环境扰动小等特点，具有战场侦查、目标搜救等军事用途或生态监测、海洋救捞等民事用途。
9.为了实现上述目的，本发明提供一种柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，包括一壳体模块以及连接于所述壳体模块的一动力与控制模块、一传动模块和一执行模块；所述壳体模块包括一头部段壳体、一尾部段壳体和若干中间段壳体；所述头部段壳体、所述中间段壳体和所述尾部段壳体依次柔性连接；所述动力与控制模块通过所述传动模块传动所述执行模块。
10.优选地，所述头部段壳体包括一头部外壳、一支撑台和三电机座；所述支撑台固定于所述头部外壳内，所述支撑台上固定有所述电机座；所述头部外壳邻近所述中间段壳体的一端设置有一隔板；
11.所述中间段壳体包括一中间外壳，所述中间外壳的两端分别设置有一所述隔板；
12.所述尾部段壳体包括一尾部外壳，所述尾部外壳邻近所述中间段壳体的一端设置有一所述隔板；
13.所述中间外壳和所述尾部外壳内固定有若干轴承座组件；所述头部外壳和所述尾部外壳分别设置有一舵机安装槽；
14.所述隔板形成三个通孔，所述通孔内设置有动密封件；
15.所述头部外壳、所述中间外壳和所述尾部外壳分别包括通过螺栓固定的上部壳体和下部壳体；
16.所述上部壳体和对应的所述下部壳体之间、所述隔板与所述头部外壳之间、所述隔板与所述中间外壳之间和所述隔板与所述尾部外壳之间设置有静密封件。
17.优选地，所述静密封件包括密封条；所述动密封件包括格莱圈。
18.优选地，所述头部外壳、所述中间外壳和所述尾部外壳呈流线型且外侧形成孔道。
19.优选地，所述动力与控制模块包括三动力输出轴、三法兰、两推进电机、一调相电机、三电调、一控制板和一电池；所述电池与所述控制板电连接；所述控制板通过所述电调与所述推进电机和所述调相电机电连接；所述推进电机和所述调相电机分别通过一所述法兰连接一所述动力输出轴；所述动力输出轴柔性传动连接所述传动模块；所述推进电机和所述调相电机固定于所述电机座上且所述推进电机设置于所述调相电机的两侧；所述电调、所述控制板和所述电池固定于所述头部段壳体。
20.优选地，所述传动模块包括若干传动单元，每一所述中间段壳体内设置有一所述传动单元；
21.每一所述传动单元包括：一调相轴、若干轴向限位件、若干周向限位件、两推进输入轴、三调相中心齿轮、四行星架齿轮、两行星架轴、四推进中心齿轮、两减速齿轮组和三万向节；所述调相轴和所述推进输入轴通过所述轴承座组件可旋转地连接于所述中间外壳内；一所述调相中心齿轮固定于所述调相轴并邻近所述调相轴的第一端，另外两所述调相中心齿轮通过所述轴向限位件轴向限位地分别枢接于两所述推进输入轴，且枢接于两所述推进输入轴的所述调相中心齿轮分别与固定于所述调相轴的所述调相中心齿轮啮合；所述行星架轴分别轴向限位地枢接于连接于两所述推进输入轴的两所述调相中心齿轮的偏心
处；每一所述行星架轴远离所述调相轴的第一端的一侧间隔固定有两所述行星架齿轮；每一所述推进输入轴远离所述调相轴的第一端的一端连接有一所述推进中心齿轮，该推进中心齿轮分别与对应的邻近所述调相中心齿轮的一所述行星架齿轮啮合；远离所述调相中心齿轮的另两所述行星架齿轮分别与另两所述推进中心齿轮啮合，该推进中心齿轮分别通过一所述减速齿轮组传动连接一所述万向节并通过该万向节连接所述执行模块和下一所述传动单元的所述推进输入轴或通过该万向节与所述尾部段壳体枢接；所述调相轴的第二端连接另一万向节并通过该万向节连接下一所述传动单元的所述调相轴的第一端或通过该万向节与所述尾部段壳体枢接；所述调相电机连接的所述动力输出轴通过一所述万向节传动连接相邻的一所述传动单元的所述调相轴；两所述推进电机连接的所述动力输出轴分别通过一所述万向节传动连接所述推进输入轴。
22.优选地，所述执行模块包括若干执行单元、两舵机、一绳索、两鳍面和若干配重块；两所述鳍面分别设置于所述壳体模块的两侧；每一所述传动单元的两所述减速齿轮组连接的所述万向节分别连接一所述执行单元，所述执行单元自所述壳体模块的两侧部分伸出所述壳体模块外并连接对应的所述鳍面；所述舵机通过所述舵机安装槽分别固定于所述头部外壳和所述尾部外壳；所述绳索穿设于所述头部外壳、所述中间外壳和所述尾部外壳外侧的所述孔道内并连接两所述舵机；每一所述中间外壳内的中部固定有一所述配重块。
23.优选地，所述执行单元包括若干固定角码、一鳍条、一连接轴、一曲柄和一连杆；所述鳍条的第一端通过所述固定角码和所述螺栓连接所述鳍面；所述鳍条的中部枢接于所述壳体模块；所述鳍条的第二端枢接所述连杆的第一端；所述连杆的第二端枢接所述曲柄的第一端；所述曲柄的第二端通过所述连接轴连接对应的所述万向节。
24.优选地，所述推进输入轴包括一3d打印轴和一螺柱，所述3d打印轴中部形成螺柱安装孔，所述3d打印轴通过所述螺柱安装孔与所述螺柱过盈配合。
25.本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
26.通过动力与控制模块、传动模块和执行模块的配合，实现了鳍面波形无极调节，机构可逆性实现了双向运动功能，柔性壳体实现了运动灵活性。本发明耗用电机少，对电气要求低，可靠性高，能耗少，成本低。此外，通过改变鳍面方向本发明具有两栖运动的潜力。
附图说明
27.图1为本发明实施例的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼的剖视图；
28.图2为本发明实施例的壳体模块的结构示意图；
29.图3为本发明实施例的壳体模块的剖视图；
30.图4为本发明实施例的动力与控制模块的结构示意图；
31.图5为本发明实施例的传动单元的结构示意图；
32.图6为本发明实施例的传动单元的俯视图；
33.图7为本发明实施例的执行单元的结构示意图；
34.图8为本发明实施例的执行单元的俯视图；
35.图9为本发明实施例的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼的立体图；
36.图10为本发明实施例的配重块的连接结构示意图；
37.图11为本发明实施例的螺栓的结构示意图。
具体实施方式
38.下面根据附图图1～图11，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
39.请参阅图1～图11，本发明实施例的一种柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，包括一壳体模块1以及连接于壳体模块1的一动力与控制模块2、一传动模块3和一执行模块4；壳体模块1包括一头部段壳体、一尾部段壳体和若干中间段壳体；头部段壳体、中间段壳体和尾部段壳体依次柔性连接；动力与控制模块2通过传动模块3传动执行模块4。
40.头部段壳体包括一头部外壳11、一支撑台15和三电机座16；支撑台15固定于头部外壳11内，支撑台15上固定有电机座16；头部外壳11邻近中间段壳体的一端设置有一隔板12；中间段壳体包括一中间外壳，中间外壳的两端分别设置有一隔板12；尾部段壳体包括一尾部外壳，尾部外壳邻近中间段壳体的一端设置有一隔板12；中间外壳和尾部外壳内固定有若干轴承座组件17；头部外壳11和尾部外壳分别设置有一舵机安装槽18；隔板12形成三个通孔，通孔内设置有动密封件；头部外壳11、中间外壳和尾部外壳分别包括通过螺栓固定的上部壳体和下部壳体；上部壳体和对应的下部壳体之间、隔板12与头部外壳11之间、隔板12与中间外壳之间和隔板12与尾部外壳之间设置有静密封件。
41.静密封件包括但不限于密封条13；动密封件包括格莱圈14，在其他实施例中也可采用硅脂。
42.头部外壳11、中间外壳和尾部外壳呈流线型且外侧形成孔道。
43.通孔用于轴的输入输出，轴和通孔之间采用格莱圈14密封。舵机安装槽18用于固定舵机48。支撑台15专门用于固定电机座16，防止推进电机23和调相电机24所受扭矩传递到头部外壳11造成破坏，具有隔振效果。支撑台15与头部壳体间使用胶水连接。轴承座组件17用于支撑传动模块3。
44.壳体模块1的设计要求实现壳体每一节的密封以在水下保护内部组件并提供浮力。壳体每一节之间留有一定间隙，通孔均处在一个平面上以实现机器整体的俯仰运动。在壳体模块1内部，有电机座16、轴承座组件17的连接件实现固定。
45.壳体可采用分块制造，分块连接处具有迷宫式造型辅助安装定位并提供密封效果，分块之间通过螺栓固定，螺栓连接可施加一定预紧力，中间段壳体数量可按需改变。
46.动力与控制模块2包括三动力输出轴21、三法兰22、两推进电机23、一调相电机24、三电调25、一控制板26和一电池27；电池27与控制板26电连接；控制板26通过电调25与推进电机23和调相电机24电连接；推进电机23和调相电机24分别通过一法兰22连接一动力输出轴21；动力输出轴21柔性传动连接传动模块3；推进电机23和调相电机24固定于电机座16上且推进电机23设置于调相电机24的两侧；电调25、控制板26和电池27固定于头部段壳体。
47.动力控制模块在运行过程中，其电池27为整个系统提供电源，控制板26通过can总线信号控制电调25，从而控制推进电机23、调相电机24的转动。法兰22连接输出轴与推进电机23和调相电机24，使得动力通过动力输出轴21传输至传动模块3，驱动系统运转。
48.在推进电机23整体匀速同速转动时，通过控制调相电机24的启动和转动时间，可无级调节机器鱼的鳍面410波形，调相电机24停止后，机器鱼波动波形调节完成。若需要回复原波形，可控制调相电机24反向转动相同时间，从而使波动波形反向调节恢复。
49.在调相电机24停止的情况下，在推进电机23右侧运行，推进电机23左侧停止或反
转时，可控制机器鱼整体左转；在推进电机23左侧运行，推进电机23右侧停止或反转时，可控制机器鱼整体右转。
50.动力控制模块控制板26经过3个电调25对3个电机进行控制，通过对电机转速和扭矩的pid控制，实现对电机的输出控制。电池27为机器鱼提供电源，法兰22将动力输出轴21和推进电机23相连接。其中，推进电机23为机器鱼提供主要动力来源，调相电机24通过不同转速以及不同执行时间的不同，通过动力输出轴21输出动力、调节机器鱼鳍面波形。
51.传动模块3包括若干传动单元，每一中间段壳体内设置有一传动单元；每一传动单元包括：一调相轴31、若干轴向限位件、若干周向限位件、两推进输入轴34、三调相中心齿轮35、四行星架齿轮36、两行星架轴37、四推进中心齿轮38、两减速齿轮组39和三万向节310；调相轴31和推进输入轴34通过轴承座组件17可旋转地连接于中间外壳内；一调相中心齿轮35固定于调相轴31并邻近调相轴31的第一端，另外两调相中心齿轮35通过轴向限位件轴向限位地分别枢接于两推进输入轴34，且枢接于两推进输入轴34的调相中心齿轮35分别与固定于调相轴31的调相中心齿轮35啮合；行星架轴37分别轴向限位地枢接于连接于两推进输入轴34的两调相中心齿轮35的偏心处；每一行星架轴37远离调相轴31的第一端的一侧间隔固定有两行星架齿轮36；每一推进输入轴34远离调相轴31的第一端的一端连接有一推进中心齿轮38，该推进中心齿轮38分别与对应的邻近调相中心齿轮35的一行星架齿轮36啮合；远离调相中心齿轮35的另两行星架齿轮36分别与另两推进中心齿轮38啮合，该推进中心齿轮38分别通过一减速齿轮组39传动连接一万向节310并通过该万向节310连接执行模块4和下一传动单元的推进输入轴34或通过该万向节310与尾部段壳体枢接；调相轴31的第二端连接另一万向节310并通过该万向节310连接下一传动单元的调相轴31的第一端或通过该万向节310与尾部段壳体枢接；调相电机24连接的动力输出轴21通过一万向节310传动连接相邻的一传动单元的调相轴31；两推进电机23连接的动力输出轴21分别通过一万向节310传动连接推进输入轴34。
52.本实施例中，轴向限位件使用但不限于扣环32，周向限位通过周向限位件实现，周向限位件使用但不限于键33。推进中心齿轮经由与行星架齿轮36的啮合实现差动变速。减速齿轮组39将调相轴31不动时的推进传动比调为1。万向节310柔性连接传动模块3与执行模块4中的连接轴45，使得机构具有俯仰自由度。
53.传动模块3具有推进、调相、混合三种模式。在推进模式下，动力与控制模块2仅带动推进输入轴34转动，而调相轴31不动，故调相中心齿轮35也不动。推进输入轴34带动推进中心齿轮同行星架齿轮36啮合。紧接着，减速齿轮组39将推进模式下推进输入轴34与万向节310之间的推进传动比调为1。推进传动比为1保证了相邻传动模块3单元间同转速，使得机器鱼保持同一波形推进。在调相模式下，动力与控制模块2仅带动调相轴31转动，故调相中心齿轮35也转动。于是，调相中心齿轮35带动行星架齿轮36绕着推进中心齿轮转动，从而改变推进中心齿轮前后的转速，进而使得每个传动模块3单元的推进输入轴34都与前一个传动模块3单元的存在相等的转速差。相等的转速差依次传递，引起相邻鳍条42之前的相位差呈现等差变换，从而达到改变鳍面410波形的目的。混合模式是推进模式和调相模式的叠加。在混合模式下，动力与控制模块2同时带动推进输入轴34和调相轴31转动。机器鱼在推进的基础上，同时调节鳍条42相位差，达到变换鳍面410波形的目的。经由该传动模块3的设计，鳍面410能够在维持推进和保持正弦波基本形的同时，实现了波形无极调节。
54.执行模块4包括若干执行单元、两舵机48、一绳索49、两鳍面410和若干配重块411；两鳍面410分别设置于壳体模块1的两侧；每一传动单元的两减速齿轮组39连接的万向节310分别连接一执行单元，执行单元自壳体模块1的两侧部分伸出壳体模块1外并连接对应的鳍面410；舵机48通过舵机安装槽18分别固定于头部外壳11和尾部外壳；绳索49穿设于头部外壳11、中间外壳和尾部外壳外侧的孔道内并连接两舵机48；每一中间外壳内的中部固定有一配重块411。
55.执行单元包括若干固定角码41、一鳍条42、一轴肩43、若干销轴44、一连接轴45、一曲柄46和一连杆47；鳍条42的第一端通过固定角码41和螺栓连接鳍面410；鳍条42的中部通过轴肩43和销轴44枢接于壳体模块1；鳍条42的第二端通过销轴44枢接连杆47的第一端；连杆47的第二端通过销轴44枢接曲柄46的第一端；曲柄46的第二端通过连接轴45连接对应的万向节310。
56.鳍条42、曲柄46、连杆47构成无急回特性曲柄摇杆。无急回特性有利于鳍条42摆动节奏较为平稳，进而使得鳍面410的类正弦波形平滑而规则。曲柄摇杆机构的轴向固定方式包括但不限于轴肩43。销轴44仅用于同轴定位，周向不固定。
57.传动模块3连接无急回特性曲柄摇杆机构，输出至鳍条42，鳍条42通过角码固连鳍面410。俯仰机制采用绳索式结构，舵机48通过牵引绳索49来控制上下侧的长度变化，最终实现俯仰运动。其中，两根绳索49分别从上和下贯穿各个壳体单元，端部受舵机48控制。俯仰运动的上下攻角为5
°
。鳍面410在鳍条42摆动作用下输出正弦波形，推动水流向后，获得前进驱动力。壳体底面中心设置配重块411，以实现各节壳体的零浮力。
58.推进输入轴34包括一3d打印轴和一螺柱，3d打印轴中部形成螺柱安装孔，3d打印轴通过螺柱安装孔与螺柱过盈配合。加强组件包括但不限于螺柱，螺栓同样可用于加强3d打印轴抗弯抗扭性能。本实施例中，其他轴也可采用此加强结构。
59.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，包括一壳体模块(1)以及连接于所述壳体模块(1)的一动力与控制模块(2)、一传动模块(3)和一执行模块(4)；所述壳体模块(1)包括一头部段壳体、一尾部段壳体和若干中间段壳体；所述头部段壳体、所述中间段壳体和所述尾部段壳体依次柔性连接；所述动力与控制模块(2)通过所述传动模块(3)传动所述执行模块(4)。2.根据权利要求1所述的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，所述头部段壳体包括一头部外壳(11)、一支撑台(15)和三电机座(16)；所述支撑台(15)固定于所述头部外壳(11)内，所述支撑台(15)上固定有所述电机座(16)；所述头部外壳(11)邻近所述中间段壳体的一端设置有一隔板(12)；所述中间段壳体包括一中间外壳，所述中间外壳的两端分别设置有一所述隔板(12)；所述尾部段壳体包括一尾部外壳，所述尾部外壳邻近所述中间段壳体的一端设置有一所述隔板(12)；所述中间外壳和所述尾部外壳内固定有若干轴承座组件(17)；所述头部外壳(11)和所述尾部外壳分别设置有一舵机安装槽(18)；所述隔板(12)形成三个通孔，所述通孔内设置有动密封件；所述头部外壳(11)、所述中间外壳和所述尾部外壳分别包括通过螺栓固定的上部壳体和下部壳体；所述上部壳体和对应的所述下部壳体之间、所述隔板(12)与所述头部外壳(11)之间、所述隔板(12)与所述中间外壳之间和所述隔板(12)与所述尾部外壳之间设置有静密封件。3.根据权利要求2所述的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，所述静密封件包括密封条(13)；所述动密封件包括格莱圈(14)。4.根据权利要求3所述的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，所述头部外壳(11)、所述中间外壳和所述尾部外壳呈流线型且外侧形成孔道。5.根据权利要求4所述的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，所述动力与控制模块(2)包括三动力输出轴(21)、三法兰(22)、两推进电机(23)、一调相电机(24)、三电调(25)、一控制板(26)和一电池(27)；所述电池(27)与所述控制板(26)电连接；所述控制板(26)通过所述电调(25)与所述推进电机(23)和所述调相电机(24)电连接；所述推进电机(23)和所述调相电机(24)分别通过一所述法兰(22)连接一所述动力输出轴(21)；所述动力输出轴(21)柔性传动连接所述传动模块(3)；所述推进电机(23)和所述调相电机(24)固定于所述电机座(16)上且所述推进电机(23)设置于所述调相电机(24)的两侧；所述电调(25)、所述控制板(26)和所述电池(27)固定于所述头部段壳体。6.根据权利要求5所述的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，所述传动模块(3)包括若干传动单元，每一所述中间段壳体内设置有一所述传动单元；每一所述传动单元包括：一调相轴(31)、若干轴向限位件、若干周向限位件、两推进输入轴(34)、三调相中心齿轮(35)、四行星架齿轮(36)、两行星架轴(37)、四推进中心齿轮(38)、两减速齿轮组(39)和三万向节(310)；所述调相轴(31)和所述推进输入轴(34)通过所述轴承座组件(17)可旋转地连接于所述中间外壳内；一所述调相中心齿轮(35)固定于所述调相轴(31)并邻近所述调相轴(31)的第一端，另外两所述调相中心齿轮(35)通过所述轴向限位件轴向限位地分别枢接于两所述推进输入轴(34)，且枢接于两所述推进输入轴(34)的
所述调相中心齿轮(35)分别与固定于所述调相轴(31)的所述调相中心齿轮(35)啮合；所述行星架轴(37)分别轴向限位地枢接于连接于两所述推进输入轴(34)的两所述调相中心齿轮(35)的偏心处；每一所述行星架轴(37)远离所述调相轴(31)的第一端的一侧间隔固定有两所述行星架齿轮(36)；每一所述推进输入轴(34)远离所述调相轴(31)的第一端的一端连接有一所述推进中心齿轮(38)，该推进中心齿轮(38)分别与对应的邻近所述调相中心齿轮(35)的一所述行星架齿轮(36)啮合；远离所述调相中心齿轮(35)的另两所述行星架齿轮(36)分别与另两所述推进中心齿轮(38)啮合，该推进中心齿轮(38)分别通过一所述减速齿轮组(39)传动连接一所述万向节(310)并通过该万向节(310)连接所述执行模块(4)和下一所述传动单元的所述推进输入轴(34)或通过该万向节(310)与所述尾部段壳体枢接；所述调相轴(31)的第二端连接另一万向节(310)并通过该万向节(310)连接下一所述传动单元的所述调相轴(31)的第一端或通过该万向节(310)与所述尾部段壳体枢接；所述调相电机(24)连接的所述动力输出轴(21)通过一所述万向节(310)传动连接相邻的一所述传动单元的所述调相轴(31)；两所述推进电机(23)连接的所述动力输出轴(21)分别通过一所述万向节(310)传动连接所述推进输入轴(34)。7.根据权利要求6所述的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，所述执行模块(4)包括若干执行单元、两舵机(48)、一绳索(49)、两鳍面(410)和若干配重块(411)；两所述鳍面(410)分别设置于所述壳体模块(1)的两侧；每一所述传动单元的两所述减速齿轮组(39)连接的所述万向节(310)分别连接一所述执行单元，所述执行单元自所述壳体模块(1)的两侧部分伸出所述壳体模块(1)外并连接对应的所述鳍面(410)；所述舵机(48)通过所述舵机安装槽(18)分别固定于所述头部外壳(11)和所述尾部外壳；所述绳索(49)穿设于所述头部外壳(11)、所述中间外壳和所述尾部外壳外侧的所述孔道内并连接两所述舵机(48)；每一所述中间外壳内的中部固定有一所述配重块(411)。8.根据权利要求7所述的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，所述执行单元包括若干固定角码(41)、一鳍条(42)、一连接轴(45)、一曲柄(46)和一连杆(47)；所述鳍条(42)的第一端通过所述固定角码(41)和所述螺栓连接所述鳍面(410)；所述鳍条(42)的中部枢接于所述壳体模块(1)；所述鳍条(42)的第二端枢接所述连杆(47)的第一端；所述连杆(47)的第二端枢接所述曲柄(46)的第一端；所述曲柄(46)的第二端通过所述连接轴(45)连接对应的所述万向节(310)。9.根据权利要求8所述的柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，其特征在于，所述推进输入轴(34)包括一3d打印轴和一螺柱，所述3d打印轴中部形成螺柱安装孔，所述3d打印轴通过所述螺柱安装孔与所述螺柱过盈配合。

技术总结
本发明提供一种柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，包括一壳体模块(1)以及连接于所述壳体模块(1)的一动力与控制模块(2)、一传动模块(3)和一执行模块(4)；所述壳体模块(1)包括一头部段壳体、一尾部段壳体和若干中间段壳体；所述头部段壳体、所述中间段壳体和所述尾部段壳体依次柔性连接；所述动力与控制模块(2)通过所述传动模块(3)传动所述执行模块(4)。本发明的一种柔性轴驱式对鳍波动波形可变仿生机器鱼，具有隐秘性能强、机动性能好、推进效率高、环境扰动小等特点，具有战场侦查、目标搜救等军事用途或生态监测、海洋救捞等民事用途。事用途。事用途。


技术研发人员：刘松恺 韩泽超 吴家琪 郭灵岚 王岩 张执南 盛鑫军
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/7/5