[发明专利]一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼

说明书

本发明提供了一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼，包括鱼身，两个位于所述鱼身两侧部的胸鳍，位于所述鱼身内部的气囊、电源模块和控制模块；所述鱼身和所述胸鳍均为软体结构，所述鱼身前侧穿设有转轴，两个所述胸鳍分别安装于所述转轴的两端，所述胸鳍侧部设置有用于控制所述鱼身前行的缠绕有电阻丝的记忆合金板，所述转轴的侧壁设置有控制所述转轴自转的记忆合金弹簧，所述记忆合金板和所述记忆合金弹簧分别与所述电源模块电连接，所述电源模块与所述控制模块电连接。采用本发明技术方案的形状记忆合金驱动的软体机器鱼，该软体机器鱼适用性强，能够在不同水域内实现鱼身多方向行进和转弯，且控制结构简单，结构稳定性强。

技术领域

本发明涉及水下仿生机器人技术领域，具体涉及一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼。

背景技术

自从1994年MIT成功研制了世界上第一条真正意义上的摆尾式仿生金枪鱼，国内外都对仿生鱼越来越重视。

国内外已对仿生鱼作了大量研究，在国内中国科学院自动化研究所研究出运用电机控制鱼尾的转动的方法，专利申请号为200410101878.0，名称为“一种仿生机器鱼尾部运动机构设计鱼控制方法”；中科院沈阳自动化研究所研究出辆关节的仿生机器鱼模型。北京航空航天大学机器人研究所研究了机器鳗鱼和机器海豚。在国外，美国东北大学海洋科技中心利用形状记忆合金和连杆机构开发了波动推进的机器鳗鱼；日本东京大学研制了辆关节自推进机器海豚；日本名古屋大学Fukuda研制出形状记忆合金驱动微型身体波动式水下推进器和压电陶瓷驱动的双鳍鱼型微机器人。

形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料，形状记忆合金是目前形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。形状记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例，人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。

目前应用传统的电动、液压、气动等驱动力大的大型机器鱼在速度上有大的优势，然而，为了实现仿生鱼实现多方向行进及转弯，现有技术中的仿生鱼内设置有复杂的连杆或者关节等机械结构，由此造成仿生鱼的体积和重量较大，结构复杂，导致机器人的复杂性大大提高；同时，基于上述复杂结构，仿生鱼的控制复杂，仿生鱼在运行过程中容易出现控制故障，导致仿生鱼无法正常工作，此外，现有的仿生鱼的适用性差，在不同水密度的水域内仿生鱼不能稳定运行，即每一种仿生鱼只能在指定的水域内行进。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼，该软体机器鱼适用性强，能够在不同水域内实现鱼身多方向行进和转弯，且控制结构简单，结构稳定性强。

基于此，本发明提供了一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼，包括鱼身，两个位于所述鱼身两侧部的胸鳍，位于所述鱼身内部的气囊、电源模块和控制模块；所述鱼身和所述胸鳍均为软体结构，所述鱼身前侧穿设有转轴，两个所述胸鳍分别安装于所述转轴的两端，所述胸鳍侧部设置有用于控制所述鱼身前行的缠绕有电阻丝的记忆合金板，所述转轴的侧壁设置有控制所述转轴自转的记忆合金弹簧，所述记忆合金板和所述记忆合金弹簧分别与所述电源模块电连接，所述电源模块与所述控制模块电连接。

作为优选方案，所述鱼身内设置有骨架板，所述电源模块和所述控制模块安装于所述骨架板上，所述骨架板前侧设置有安装座，所述转轴穿设于所述安装座。

作为优选方案，所述骨架板上固接有至少两个立柱，各所述立柱沿所述转轴的长度方向上均匀分布，所述记忆合金弹簧的两端分别与所述立柱和所述转轴的侧部相连接。

作为优选方案，所述记忆合金弹簧包括相互平行设置的第一记忆合金弹簧和第二记忆合金弹簧，所述第一记忆合金弹簧位于所述立柱的上侧，所述第二记忆合金弹簧位于所述立柱的下侧。