[发明专利]一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪及其工作方式

说明书

本发明公开了一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪及其工作方式，仿生蝌蚪包括头部壳体、压电换能器和尾巴；头部壳体内设有空腔、外壁上设有和空腔相通的通孔；尾巴为连续变截面结构，其在空腔内较粗的一端设有螺纹盲孔；压电换能器包含第一金属块、弯振压电陶瓷组件、固定片、纵振压电陶瓷组件、第二金属块和螺栓，通过螺栓和尾巴上的螺纹盲孔螺纹连接，通过固定片和空腔中的两个支架固定连接。工作时，采用有π/2相位差的两组电信号分别激励两组压电陶瓷组件，使换能器分别产生纵振和弯振，纵振和弯振耦合成行波并沿着尾巴传播，从而模拟出蝌蚪游动时尾巴波动运动。本发明结构简单，可实现微型化，控制方便。

技术领域

本发明涉及仿生机器人领域，尤其涉及一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪及其工作方式。

背景技术

近年来，南海局势持续升温，我国在南海领域投入了大量的人力物力，以对复杂多变的局势做出快速反应。但是派遣舰艇巡逻的方式不仅需要大量的国防开支，还做不到无遗漏的全天候信息获取。目前，机器仿生鱼已成为一个研究热点，仿生鱼可以成为一个信息获取的工具，持续地在南海巡逻。现有的仿生鱼技术打过是靠多关节串联的摆尾装置驱动，这种方式控制复杂，仿生鱼重量大，结构大；采用人工肌肉驱动的仿生鱼成本高且控制复杂，以上两种技术都不适于实用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪及其工作方式。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪，包括头部壳体、压电换能器和尾巴；

所述头部壳体为球形结构，其内设有空腔，其外壁上设有和所述空腔相通用于安装尾巴的通孔；

所述尾巴为连续变截面结构，其较粗的一端设置在头部壳体的空腔内，较细的一端通过所述通孔伸出头部壳体，较粗的一端无法穿过所述通孔，且较粗的一端设有螺纹盲孔；

所述头部壳体空腔的左边内壁上和右边内壁上分别设有用于固定所述压电换能器的支架；

所述压电换能器包含第一金属块、弯振压电陶瓷组件、固定片、纵振压电陶瓷组件、第二金属块和螺栓；所述第一金属块、弯振压电陶瓷组件、固定片、纵振压电陶瓷组件、第二金属块上均设有所述螺栓穿过的孔；所述螺栓依次穿过所述第一金属块、弯振压电陶瓷组件、固定片、纵振压电陶瓷组件、第二金属块后和所述尾巴上的螺纹盲孔螺纹连接；所述固定片的上端和下端分别和所述头部壳体空腔中的两个支架固定连接；

所述弯振压电陶瓷组件用于产生弯振沿着尾巴传播；

所述纵振压电陶瓷组件用于产生纵振沿着尾巴传播。

作为本发明一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪进一步的优化方案，所述尾巴在与所述通孔接触处的内侧设有弧形台阶，用于保证所述尾巴在受力时不脱离上述头部壳体。

作为本发明一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪进一步的优化方案，所述头部壳体采用金属或玻璃钢制成。

作为本发明一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪进一步的优化方案，所述尾巴呈扁平状。

作为本发明一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪进一步的优化方案，所述弯振压电陶瓷组件包含两片弯振陶瓷片和一片电极片，所述两片弯振陶瓷片将电极片夹在中间，每片弯振压电陶瓷片均有左右两个极化方向相反的极化分区，且两片弯振陶瓷片在同一端的极化分区的极化方向相反。

作为本发明一种夹心式压电驱动仿生蝌蚪进一步的优化方案，所述纵振压电陶瓷组件包含两片纵振陶瓷片和一片电极片，所述两片纵振陶瓷片将电极片夹在中间，两片纵振陶瓷片均为单一极化分区，极化方向分别垂直于所述电极片向外。

本发明还公开了一种基于该夹心式压电驱动仿生蝌蚪的工作方法，包含以下具体步骤：