[发明专利]一种基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人

权利要求书

1.一种基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人，其特征在于：包括一体式柔性机身外壳（1）、内部躯干框架（2）、左侧胸鳍驱动模块（3）、右侧胸鳍驱动模块（4）、电路模块（5）和尾鳍驱动模块（6）；一体式柔性机身外壳（1）包裹于内部躯干框架和各模块外，作为整个软体机器人的外壳；

所述内部躯干框架（2）为长方体框架结构，通过中间设置的隔板分隔为上层框架和下层框架，作为整个软体机器人的支撑；上层框架和下层框架上均安装有电路模块（5）和配重块，配重块用于调整整个软体机器人的平衡；电路模块（5）包括电池与电源升压模块（9）、电路控制模块（7）、外置功能模块（8）与外置构件夹具（10）；电池与电源升压模块（9）、电路控制模块（7）固定于中部隔板上，用于整个软体机器人的供电和控制；外置功能模块（8）通过外置构件夹具（10）固定于内部躯干框架（2）位于头部的短边上；

所述左侧胸鳍驱动模块（3）和右侧胸鳍驱动模块（4）对称设置于内部躯干框架（2）的两侧长边上；左侧胸鳍驱动模块（3）包括四个液态电介质驱动器（17）、（19)、(25)、(26)；四个驱动器连接件（31）、（32）、（39）、（40）；两个鳍条连接件（34）、（35）；左侧一级鳍条（18）、左侧二级鳍条（20)；其中，两个液态电介质驱动器（17）、（19）的一端分别与内部躯干框架2的上层框架左侧长边铰接，另一端分别通过驱动器连接件（31）、（32）与左侧一级鳍条（18）、左侧二级鳍条（20）上表面铰接；另外两个液态电介质驱动器（25）、（26）的一端分别与内部躯干框架（2）的下层框架左侧长边铰接，另一端分别通过驱动器连接件（39）、（40）与左侧一级鳍条（18）、左侧二级鳍条（20）下表面铰接；左侧一级鳍条（18）和左侧二级鳍条（20）的根部分别通过鳍条连接件（34）、（35）与中部隔板所在框架的长边铰接；右侧胸鳍驱动模块（4）与左侧胸鳍驱动模块（3）结构相同，不再累述；

所述尾鳍驱动模块（6）包括两个液态电介质驱动器（21）、（27），两个驱动器连接件（33）、（28），鳍条连接件38和尾鳍鳍条（22）；两个液态电介质驱动器（21）、（27）的一端分别与内部躯干框架（2）的上、下层框架位于尾部的短边铰接，另一端分别通过驱动器连接件（33）、（28）与尾鳍鳍条（22）的上、下表面铰接，尾鳍鳍条（22）的根部分别通过鳍条连接件（38）与中部隔板所在框架的一侧短边铰接，用于支撑软体机器人的尾鳍；

所述液态电介质驱动器包括框架杆挂环（41）、连接件挂环（44）、弹性壳体（42)、液体电介质（43）、可拉伸水凝胶电极（45）和聚乙烯薄膜（46）；弹性壳体（42）为硅胶材料，其内填充有液体电介质（43），可拉伸水凝胶电极（45）和聚乙烯薄膜（46）设置于弹性壳体（42）表面；框架杆挂环（41）和连接件挂环（44）分别设置于弹性壳体（42）的两端，分别用于与内部躯干框架的长边、驱动器连接件的转轴铰接。

2.根据权利要求1所述基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人，其特征在于：所述外置功能模块（8）包括摄像头和传感器。

3.根据权利要求1所述基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人，其特征在于：所述电池与电源升压模块（9）中的电池为两节1.5V干电池串联，电源升压模块为1.5V转500V成品电路与20倍电压放大成品电路。

4.根据权利要求1所述基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人，其特征在于：所述内部躯干框架（2）的材料为硬质透明塑料。

5.根据权利要求1所述基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人，其特征在于：当可拉伸水凝胶电极（45）通入7kv~10kv的高压电时，弹性壳体（42）内的液体电介质（43）会在电场作用下向一个方向挤压，使液态电介质驱动器的长度发生变化；单个液态电介质驱动器能够提供的最大驱动力为40N。

6. 根据权利要求1所述基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人，其特征在于：所述可拉伸水凝胶电极（45）由氯化锂溶液、丙烯酰胺溶液、N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液、过硫酰胺溶液搅拌混合而成的水凝胶在365nm波长紫外光下浇筑固化制成；液体电介质（43）材料为EnviroTemp FR3。