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申请/专利权人：清华大学深圳国际研究生院

摘要：一种基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，包括刚性头部、柔性摆动部以及绳驱张拉机构，刚性头部由上刚性壳体和下刚性壳体组成，形成封闭空间，内置绳驱张拉机构。柔性摆动部包括刚性骨架、前中置片、后中置片和柔性蒙皮，前部形成主动摆动部，后部构成被动摆动部。主动摆动部通过骨架单元和前中置片实现多向弯曲，模拟真实鱼类尾鳍摆动。被动摆动部利用后中置片和实心蒙皮提高摆频和功率。柔性摆动部的分段设计更好地拟合了鱼类真实游动的尾部状态，且被动摆动部在保证柔性尾部柔顺性的同时提高了其与骨架单元相连部分的局部刚度，从而提高了摆动频率和输出功率，克服了传统软体机器鱼游动速度慢、输出力不足、输出功率低、摆动姿态僵硬等问题。

主权项：1.一种基于绳驱张拉结构的刚柔耦合机器鱼，其特征在于，包括刚性头部、柔性摆动部以及绳驱张拉机构：所述刚性头部包括配合形成封闭空间的上刚性壳体和下刚性壳体，内部安装所述绳驱张拉机构；所述绳驱张拉机构将驱动绳作用到所述柔性摆动部上，通过张拉驱动绳而使得所述柔性摆动部进行摆动；所述柔性摆动部包括刚性骨架、前中置片、后中置片和柔性蒙皮，所述柔性蒙皮分为前部中空部分和后部实心部分，所述刚性骨架与所述前中置片设置在所述前部中空部分内，所述刚性骨架包括与所述前中置片相连的多个骨架单元，所述多个骨架单元将所述柔性蒙皮的前部中空部分撑开形成鱼尾形的主动摆动部，位于后部的骨架单元与所述后中置片与相连，所述后中置片与所述后部实心部的空心槽过盈配合，并与机器鱼的尾鳍连接，形成被动摆动部；各骨架单元均设有穿绳孔供驱动绳进行张拉，所述前中置片采用挠性材料，驱动绳张拉时带动各骨架单元及所述前中置片进行对称和非对称弯曲，实现主动摆动部分对称和非对称摆动，所述后中置片在相对静止的骨架单元上以悬臂梁模式摆动，从而提高被动摆动部的摆频和输出功率所述绳驱张拉机构包括驱动电机、换向单元和对称张拉单元，所述驱动电机通过所述换向单元耦合到所述对称张拉单元，所述换向单元用于对电机扭矩进行换向，从而调控运动模态，所述对称张拉单元由两个对称分布的绕线单元构成，两个绕线单元分别对两根驱动绳实施张拉，所述绕线单元包括凸台齿轮、绕线盘和固线构件，所述凸台齿轮与所述绕线盘同轴转动，所述绕线盘与所述固线构件连接，带动所述固线构件转动，所述固线构件用于夹紧驱动绳；所述换向单元包括换向器单元、输入轴单元、输出轴单元以及至少一对相互啮合的锥齿轮单元，所述输入轴单元和所述输出轴单元分别与所述驱动电机和对称张拉单元相耦合，所述锥齿轮单元实现电机输出扭矩至对称张拉单元的直角换向；所述换向器单元包括换向器壳体，在所述换向器壳体外设有至少两个深沟球轴承单元，所述深沟球轴承单元用以支持所述输入轴单元和输出轴单元的转动；所述输入轴单元和输出轴单元上分别设有卡槽，每个卡槽配合有卡簧，卡簧的上侧与换向器壳体相接触，通过锥齿轮的啮合和卡簧的干涉实现输出轴和输入轴单元与换向器壳体的定位；所述换向单元通过联轴器与所述驱动电机连接，实现电机动力传递。

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