[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

说明书

本发明一种基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人，属于软体机器人领域；包括一体式柔性机身外壳、内部躯干框架、左侧胸鳍驱动模块、右侧胸鳍驱动模块、电路模块和尾鳍驱动模块；一体式柔性机身外壳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；左侧胸鳍驱动模块、右侧胸鳍驱动模块对称铰接于内部躯干框架的两侧，尾鳍驱动模块铰接于内部躯干框架的尾部，电路模块安装于内部躯干框架上；胸鳍驱动模块通过鳍条两侧液态电介质的收缩运动驱动鳍条的上下扑动运动。本发明的水下机器人的游动速度更快，可设计的最大排水量更大，且可以具备更高的搭载能力，能完成更多种的工作任务。

技术领域

本发明属于软体机器人领域，具体涉及一种基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人。

背景技术

传统的水下机器人通常由螺旋桨进行推进，其噪声大，能量效率低，限制了其做为侦察监测及远距离巡航时的工作能力。而同时，水中生物普遍具有游动时无噪声、能量转换率高的优势，同时具有高机动性与高速性能。为了改善目前传统水下机器人的缺点，研究人员从仿生学的角度对水下机器人进行研究，仿蝠鲼水下机器人是其中一个重要研究领域。

仿蝠鲼水下软体机器人通过胸尾鳍的扑动进行运动。目前的仿蝠鲼水下软体机器人分为两种，其一是使用传统电机驱动的机器人，该类型机器人主要由电机直接驱动两胸鳍拍动或通过驱动四连杆、连杆滑块机构等机械结构使胸鳍进行多波形的往复运动。其二是使用新型驱动器驱动的机器人。目前研究较多的新型驱动器主要分为记忆合金、介电弹性体及IPMC人工肌肉三种。电机驱动的仿蝠鲼水下软体机器人通常体积较大，驱动力大，游速快，适用于实际工程，但存在水下隐身性差，噪声大，电机易漏水损坏的缺点。新型驱动器驱动的仿蝠鲼水下软体机器人具有无噪声，水下几乎透明的优点，但目前仍处于科学研究阶段，驱动器可提供的动力小，仅有0.05N～0.5N，导致其运动速度极慢，通常速度仅有每秒0.2～0.6倍体长，即1～6cm/s，实际产品使用现实程度不高。

公开号为CN110304222A的专利一种基于IPMC驱动的自发电型仿生蝠鲼中，提出了一种由IPMC做为驱动器和能量采集器的仿生蝠鲼，具有续航能力长的优点。但该仿生蝠鲼的体积小，驱动力极低，不足以抵御波浪对其的影响，实际使用过程中存在无法向前推进，航行轨迹不可控的缺点。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于液态电介质驱动器的仿蝠鲼水下软体机器人，将两种驱动方式的优势结合，改善传统电机驱动噪声大的缺点，以及改善新型驱动器驱动的动力小，运动速度慢，无法投入现实工业使用的缺点。

本发明的技术方案是：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；