[发明专利]基于光敏智能复合材料的可控机器人

说明书

本发明公开了一种基于光敏智能复合材料的可控机器人，其包括仿生鱼主体和设置于仿生鱼主体上的照明装置；仿生鱼主体包括躯干、自前至后依次对称设置于躯干两侧的一对结构相同的主鳍和一对结构相同的副鳍，以及与躯干后端连接的尾鳍；主鳍和副鳍为板型结构，其呈翼型；照明装置用于为两个主鳍和两个副鳍提供照明；躯干使用的材料为非亲水性材料；主鳍、副鳍和尾鳍使用的材料为由水凝胶光敏材料和热膨胀材料组成的非对称双层复合材料，且水凝胶光敏材料面向照明装置的光源。该基于光敏智能复合材料的可控机器人对光照响应度较高，能够依靠自然光或人工光源，实现在水面的定向驱动和转弯，从而能够作为水下环境监测的驱动机构，装载摄像头等装置实现水下环境监测。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及基于光敏智能材料驱动的可控机器人。

背景技术

仿生机器鱼是一类在结构和运动上模仿鱼类的机器人，主要用于对水下环境进行监测。近年来，新型仿生机器鱼的研究成果不断涌现，并基于不同的驱动方式驱使尾鳍按照预定规律摆动，从而在水里进行游动。这些驱动方式包括电机驱动、液压或气压驱动、形状记忆合金(SMA)驱动、介电弹性体(DEs)驱动及离子聚合物金属复合材料(IPMC)驱动等。

然而，前面给出的这些驱动方式均存在一定的问题，例如电机驱动的仿生机器鱼普遍采用多关节传动的刚性结构，结构复杂，噪声与震动较大；液压或气压驱动难以摆脱泵的限制，难以实现无束缚游动；SMA等新型材料存在形变微小和驱动力不足等缺陷，难以精确地模拟鱼类运动，且存在驱动力和驱动速度不足等问题。

发明内容

本发明的目的旨在针对传统仿生机器鱼存在的驱动结构复杂、难以模拟鱼类形态和运动以及驱动力不足等问题，提供一基于光敏材料驱动的可控机器人，具有深海短吻狮子鱼结构，可在自然静水环境下作业。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现。

本发明的发明思路为，基于鱼的仿生结构，使用具有光敏特性的水凝胶光敏材料和具有大的热膨胀系数的热膨胀材料相结合制作非对称双压电驱动器，在光照强度变化时产生较大的宏观变形，提供较大的驱动速度。

本发明提供的基于光敏智能复合材料的可控机器人，其包括仿生鱼主体和设置于仿生鱼主体上的照明装置；所述仿生鱼主体包括躯干、自前至后依次对称设置于躯干两侧的一对结构相同的主鳍和一对结构相同的副鳍，以及与躯干后端连接的尾鳍；所述主鳍和副鳍为板型结构，其呈翼型；所述照明装置用于为两个主鳍和两个副鳍提供照明；所述躯干使用的材料为非亲水性材料；所述主鳍、副鳍和尾鳍使用的材料为由水凝胶光敏材料和热膨胀材料组成的非对称双层复合材料，且水凝胶光敏材料面向照明装置的光源。