專利名稱：一種仿生潛深水機器人裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種水下仿生裝置，尤其涉及一種仿生潛深水機器人裝置。
背景技術(shù)：
目前，深海資源的開發(fā)與利用成為企業(yè)和學校研究重點。常規(guī)探測器可達性差，數(shù)據(jù)傳輸困難，所以目前人類對海洋資源的利用還只停留在淺海層。對于深海的利用，水下機器人將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。水下仿生潛水裝置是模仿水中生物的形態(tài)、動作和功能的機器人，如模仿魚流動的仿魚機器人；這種機器人運動靈活，能量利用率高，但由于現(xiàn)有水下仿生機器人采用電機作為動力源，靠機械傳動裝置驅(qū)動推進器運動，因而存在整體結(jié)構(gòu)復雜、傳動裝置易出現(xiàn)機械故障，難以實現(xiàn)大潛深問題。本實用新型提出了一種新型的、更加實用的大潛深水下仿生機器人。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于解決現(xiàn)有水下機器人體積大、重量大、靈活性差、制造難度大問題，以及水下仿生機器人采用電機作為動力源，依靠機械傳動裝置驅(qū)動推進器運動存在整體結(jié)構(gòu)復雜、傳動裝置易出現(xiàn)機械故障，難以實現(xiàn)大潛深問題而提供的一種仿生潛深水機器人裝置。它模仿海底軟體動物結(jié)構(gòu)。它包括電池、控制計算機、沉浮控制裝置、運動控制電路、通訊裝置、基體、單脈沖推進器、鰭控制器；基體和空腔內(nèi)分別固定有電池、控制計算機、運動控制電路、通訊裝置；基體上固定裝有沉浮控制裝置，基體的上端面固定有單脈沖推進器，單脈沖推進器右端的基體上固定有鰭控制器。所述單脈沖推進器包括型腔、噴嘴總成、型腔記憶合金驅(qū)動器、型腔復位彈簧、進水裝置；型腔由蒙皮腔和腔室組成；蒙皮腔的左端與腔室連接成為一體，蒙皮腔由頂板、底板、蒙皮組成；底板與頂板之間通過蒙皮固定連接構(gòu)成蒙皮腔，底板與基體固定連接，頂板與底板之間連接有一組型腔記憶合金驅(qū)動器和一組型腔復位彈簧，型腔上設有進水裝置， 型腔的左端與噴嘴總成固定連接。噴嘴總成由噴嘴、控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器、噴嘴復位彈簧、噴嘴管道支架、第一連接架、第二連接架、第三連接架、第四連接架組成；噴嘴管道支架的右端固定裝在腔室的左端面的通孔內(nèi)，噴嘴管道支架左端的球面裝在噴嘴的球形空腔內(nèi)并與噴嘴鉸接，噴嘴的球形外表面上治圓周方向?qū)ΨQ固定有一組第一連接架和一組第二連接架，與第一連接架相對應的噴嘴管道支架的外端面上固定有第三連接架，與第二連接架相對應的噴嘴管道支架的外端面上固定有第三連接架，與第二連接架相對應的噴嘴管道支架的外端面上固定有第四連接架，第一連接架與控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器的左端固定連接，第三連接架與控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器的右端固定連接，第二連接架與噴嘴復位彈簧的左端固定連接，第四連接架與噴嘴復位彈簧的右端固定連接；所述噴嘴由兩個分體的半噴嘴相扣固定連接而成。[0008]進水裝置由設置在型腔內(nèi)的尾部進水裝置組成；所述的尾部進水裝置由左前進水板、拉線架、拉線、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸支座、驅(qū)動器架、控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器、卷簧、 左后進水板組成；腔室的左端面上設有左前進水口和左后進水口，轉(zhuǎn)軸支座分別與腔室的左端面和底板固定連接，轉(zhuǎn)軸支座內(nèi)裝有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸老支座之間裝有卷簧，卷簧的一端纏繞在轉(zhuǎn)軸上，卷簧的另一端固定在轉(zhuǎn)軸支座上，與腔室左端面上的左前進水口相對應的轉(zhuǎn)軸上固定有左前進水板，與腔室左端面上的左后進水口相對應的轉(zhuǎn)軸上固定有左后進水板，左前進水板和左后進水板分別與拉線的一端固定連接，拉線的另一端通過固定在底板上的拉線架與控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器的一端相連接，控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器的另一端與固定在底板上的驅(qū)動器架固定連接。進水裝置由設置在型腔底部的滑動式進水裝置組成；所述的滑動式進水裝置由左連接架、右連接架、左形狀記憶合金驅(qū)動器、右形狀記憶合金驅(qū)動器、左復位彈簧、右復位彈簧、左進水門、右進水門、檔塊、復位彈簧導軌組成；基體的中間設有長孔，型腔裝在基體中間的長孔內(nèi)并與基體固定連接，底板的下端面與基體的下端面在同一平面內(nèi)，底板的上端面的中間位置固定有檔塊，檔塊的左側(cè)底板上具有左進水口，檔塊的右側(cè)底板上具有左進水口，左進水口與右進水口對稱設置，底板的上端面的左端固定有左連接架，底板的上端面的右端固定有右連接架，與左進水口相對應的底板上具有左進水門，與右進水口相對應的底板上具有右進水門，左連接架與左進水門之間固定有左形狀記憶合金驅(qū)動器，右連接架與右進水門之間固定有右形狀記憶合金驅(qū)動器，左形狀記憶合金驅(qū)動器與右形狀記憶合金驅(qū)動器同軸，左形狀記憶合金驅(qū)動器與右形狀記憶合金驅(qū)動器兩側(cè)的橫向底板上分別對稱裝有復位彈簧導軌，復位彈簧導軌固定在檔塊上，復位彈簧導軌的左端與左連接架固定連接，復位彈簧導軌的右端與右連接架固定連接，左連接架與左進水門之間的復位彈簧導軌上固定裝有左復位彈簧，右連接架與右進水門之間的復位彈簧導軌上固定裝有右復位彈
簧進水裝置由設置在型腔底部的轉(zhuǎn)動式進水裝置組成；所述的轉(zhuǎn)動式進水裝置由左進水轉(zhuǎn)動門、右進水轉(zhuǎn)動門、左前支座、左后支座、右前支座、右后支座、左轉(zhuǎn)軸、右轉(zhuǎn)軸、連桿、連接座、第一固定柱、第二固定柱、復位彈簧、形狀記憶合金驅(qū)動器組成；基體的中間設有長槽，型腔裝在基體中間的長槽內(nèi)并與基體固定連接，底板的下端面與基體的下端面在同一水平面上，底板上設有左進水端口和右進水端口，底板上固定有第一固定柱和第二固定柱，左進水端口和右進水端口之間的底板上固定有左前支座和左后支座，右進水端口右側(cè)的底板上固定有右前支座和右后支座，左前支座和左后支座的通孔內(nèi)裝有左轉(zhuǎn)軸，與左進水端口相對應的左轉(zhuǎn)軸上固定有左進水轉(zhuǎn)動門，右前支座和右后支座的通孔內(nèi)裝有右轉(zhuǎn)軸，與右進水端口相對應的右轉(zhuǎn)軸上固定有右進水轉(zhuǎn)動門，左轉(zhuǎn)軸的后端固定有連接座，連接座與第一固定柱之間固定裝有復位彈簧，連接座與連桿的一端鉸接，連桿的另一端固定在右轉(zhuǎn)軸上，連桿與第二固定柱之間固定有形狀記憶合金驅(qū)動器。鰭控制器由鰭、第一限位架、第二限位架、鰭轉(zhuǎn)動軸、第一軸套架、第二軸套架、第一固定柱、第二固定柱、第三固定柱、第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器、第一鰭復位彈簧、第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器、第二鰭復位彈簧組成；底板的上端面治橫向方向分別固定有第一軸套架和第二軸套架；第一軸套架和和第二軸套架的通孔內(nèi)裝有鰭轉(zhuǎn)動軸，鰭轉(zhuǎn)動軸的兩端分別與鰭固定連接，鰭轉(zhuǎn)動軸的中間位置上固定有第一固定柱，鰭轉(zhuǎn)動軸兩側(cè)的縱向底板上對稱固定有第一限位架和第二限位架，第一限位架外側(cè)的縱向底板上固定有第二固定柱，第二限位架外側(cè)的縱向底板上固定有第三固定柱，第三固定柱與第一固定柱之間分別固定有第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器和第一鰭復位彈簧，第二固定柱與第一固定柱之間分別固定有第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器和第二鰭復位彈簧。單脈沖推進器還包括限位機構(gòu)；限位機構(gòu)由限位拉線和限位柱組成；限位拉線的兩端分別與底板和頂板固定連接，底板上固定有限位柱。由兩個單脈沖推進器并列組合構(gòu)成雙脈沖推進器。雙脈沖推進器的進水裝置采用尾部進水裝置。本發(fā)明具有以下有益效果一、軟體動物大潛深是依靠其靜水骨骼來實現(xiàn)的。該軟體骨骼的特點是(1)具有小隔間，其中的不可壓縮的液體能夠?qū)毫ψ兓瘋髦粮鱾€方向；( 這些小隔間被外部的膜所包圍，能實現(xiàn)各方向的變形；C3)小隔間內(nèi)液體體積保持不變，通過圍繞在靜水骨骼周圍的肌肉，這些動物能夠極大限度地改變身體形狀，從而進入狹小的窄縫，如章魚能夠穿過只有自己身體幾分之一直徑的孔，從而能夠潛入較深的水下而不至于被壓垮。本發(fā)明根據(jù)軟件動物骨骼和大潛深的特點為，模仿章魚、烏賊等靜水骨骼來實現(xiàn)耐壓，并且模仿這些動物頭足的噴水推進原理，通過形狀記憶合金等智能材料來改變單脈沖推進器型腔的容積， 通過型腔周期性的吸水和噴水，驅(qū)動該水下仿生機器人向前推進。單脈沖推進器的型腔工作原理是(1)型腔在原始狀態(tài)時，單脈沖推進器的進水裝置開啟，型腔處理擴張儲水狀態(tài)；( 單脈沖推進器的進水裝置閉合，為型腔噴射做準備；C3)型腔整體收縮高速噴水， 推動該水下今生機器人向前運動；(4)型腔擴張，進水裝置打開吸水，為下次噴射做準備。二、本發(fā)明的單脈沖推進器具有體積小、重量輕、無噪音、瞬時推力大、動作時能量密度高，可利用的空間大、運動靈活性高的優(yōu)點。三、根據(jù)用途的不同，可在該機器人上加裝各種用途的模塊，如運輸模塊、機械手、 武器模塊等，使該機器人具有較寬的使用范圍。四、本發(fā)文結(jié)合了現(xiàn)有水下機器人的大潛深和現(xiàn)有水下仿生機器人的高靈活性， 同時模仿章魚、烏賊等靜水骨骼實現(xiàn)耐壓，模仿它們的噴水推進原理實現(xiàn)推進，其單脈沖推進器的運動機理簡單，驅(qū)動電壓較低，采用電池作為動力源，這就使水下機器人能以較高的速度運動，甚至可以以較快的速度躍出水面。五、本實用新型不需要電機作為動力源，也不需齒輪等變速裝置，而是采用與基體固定連接的、可改變型腔體積的單脈沖推進器作為驅(qū)動裝置，因而大大減小了基體和單脈沖推進器的抗壓體積，采用較小的基體(耐壓殼)即可保護住電池?？刂朴嬎銠C、運動控制電路及通訊裝置。六、單脈沖推進器的內(nèi)外都充滿了水，并且單脈沖推進器的內(nèi)外壓力一致，只要單脈沖推進器和體積較小的基體能夠抵抗高壓，該水下仿生機器人就能比同等制造工藝條件的水下仿生機器人潛得深。七、本實用新型將電池、控制計算機、運動控制電路、通訊裝置安裝在基體的空腔內(nèi)，沉浮控制裝置安裝在基體上，單脈沖推進器放置在基體的上端面上并與基體固定連接， 選用電池作為動力源，將運動控制程序，沉浮控制程序、通訊信號編程到控制計算機中，并由控制計算機發(fā)出指令信號控制運動控制電路、沉浮控制裝置和通訊裝置工作。[0023]八、本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，體積小、重量輕、運動靈活、可承受高壓、 推進力大、能實現(xiàn)大潛深的優(yōu)點。

圖1為本實用新型采用單脈沖推進器9和尾部進水裝置13的整體結(jié)構(gòu)主視圖；圖 2為圖1的俯視圖；圖3為圖1的左視圖；圖4是本實用新型采用單脈沖推進器9和尾部進水裝置13的主視圖；圖5是圖4的A-A剖面圖；圖6是圖4的俯視圖；圖7是尾部進水裝置13的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是噴嘴總成12的主視圖；圖9是圖8的B-B剖面圖；圖10是圖 8的左視圖；圖11是鰭控制器7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本實用新型采用單脈沖推進器9和滑動式進水裝置14的主視圖；圖13是圖12的C-C剖面圖；圖14是圖12的俯視圖；圖15 是圖12的左視圖；圖16是滑動式進水裝置14的結(jié)構(gòu)示意圖，圖17是本實用新型采用單脈沖推進器9和轉(zhuǎn)動式進水裝置15的主視圖；圖18是圖17的俯視圖；圖19是圖17的左視圖；圖20是轉(zhuǎn)動式進水裝置15的結(jié)構(gòu)示意圖；圖21是本實用新型采用雙脈沖推進器10和尾部進水裝置13的主視圖；圖22是圖21的俯視圖；圖23是圖21的左視圖。
具體實施方式
具體結(jié)構(gòu)
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型再作進一步詳細的說明。實施例一結(jié)合圖1、圖2、圖3說明本實施方式。本實施方式由電池1、控制計算機2、沉浮控制裝置3、運動控制電路4、通訊裝置5、基體6、單脈沖推進器9和鰭控制器7組成；基體6 的空腔6-3內(nèi)分別固定有電池1、控制計算機2、運動控制電路4、通訊裝置5，基體6上固定裝有沉浮控制裝置3，基體6的上端面固定有單脈沖推進器9，單脈沖推進器9右端的基體 1上固定有鰭控制器7。實施例二 結(jié)合圖4、圖5和圖6說明本實施方式，本實施例的單脈沖推進器9由型腔11、噴嘴總成12、型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17、型腔復位彈簧18、和進水裝置組成；型腔11由蒙皮腔11-1和腔室11-2組成；蒙皮腔11-1的左端與腔室11-2連接成為一體，蒙皮腔11_1 由頂板11-1-1、底板11-1-2、蒙皮11-1-3組成；底板11_1_2與頂板11_1_1之間通過蒙皮11-1-3固定連接構(gòu)成蒙皮腔11-1，底板11-1-2與基體6固定連接，頂板11_1_1與底板 11-1-2之間連接有一組型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17和一組型腔復位彈簧18，型腔11上設有進水裝置，型腔11的左端與噴嘴總成12固定連接。頂板11-1-1由小密度材料制成，剛性足以滿足壓力要求，蒙皮腔11-1的蒙皮采用可抗高壓的柔性材料制成，在較小的作用力下即可實現(xiàn)自由變形，從而改變型腔11的容積。型腔11由蒙皮腔11-1和腔室11-2構(gòu)成， 由一組型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17驅(qū)動，蒙皮腔11-1的頂板11-1-1和底板11-1-2之間連接有一組型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17，頂板11-1-1和底板11-1-2的剛性較大，一組內(nèi)的每個型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17之間串聯(lián)連接，以實現(xiàn)同時通電，同步動作。當型腔11在擴張狀態(tài)時，型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17通電加熱，其溫度超過逆相變點后產(chǎn)生逆相變恢復到原始的收縮狀態(tài)，并產(chǎn)生較大的力，克服型腔復位彈簧18的彈力使型腔11發(fā)生收縮， 壓迫型腔11中的水從噴嘴總成12的噴嘴12-1中高速噴出，產(chǎn)生推力；當型腔11收縮至最小后，型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17停止通電，并冷卻至低溫相，型腔復位彈簧18的復位力使型腔11擴張，同時也將型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17拉到擴張狀態(tài)，此時進水裝置打開， 向型腔11中充水，型腔11擴張至最大狀態(tài)并完全充水后，進水裝置關(guān)閉。采用上述結(jié)構(gòu)的單脈沖推進器9通過型腔11擴張、收縮而充水、壓水，從而實現(xiàn)脈沖噴射功能。型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17的外表面可以涂覆或包覆絕緣層或防護層，防止漏電而導致能量的流失以及液體的腐蝕。絕緣層可用三聚氰胺醇酸浸漬絕緣漆、聚氨脂、聚四氟乙烯等等。在某些場合，為了防止酸等化學物質(zhì)的侵蝕，需要在型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17的表面附上防護層或進行防腐處理，如作包覆聚酯薄膜等，絕緣層和防護層很薄，不妨礙型腔形狀記憶合金驅(qū)動器17的運動及散熱。型腔復位彈簧18可采用螺旋彈簧、卷簧或板簧。其他組成及連接關(guān)系與具體實施例一相同。 實施例三 結(jié)合圖8、圖9和圖10說明本實施例。本實施例的噴嘴總成12由噴嘴12_1、控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器12-2、噴嘴復位彈簧12-3、噴嘴管道支架12-4、第一連接架 12-5、第二連接架12-6、第三連接架12-7、第四連接架12_8組成；噴嘴管道支架12_4的右端固定裝在腔室11-2的左端面11-2-3的通孔內(nèi)，噴嘴管道支架12-4左端的球面12_4_1裝在噴嘴12-1的球形空腔12-1-1內(nèi)并與噴嘴12-1鉸接，噴嘴12-1的球形外表面12_1_1沿轉(zhuǎn)圓周方向?qū)ΨQ固定有一組第一連接架12-5和一組第二連接架12-6，與第一連接架12-5 相對應的噴嘴管道支架12-4的外端面上固定有第四連接架12-8，第一連接架12-5與控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器12-2的左端固定連接，第三連接架12-7與控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器12-2的右端固定連接，第二連接架12-6與噴嘴復位彈簧12-3的左端固定連接，第四連接架12-8與噴嘴復位彈簧12-3的右端固定連接；所述的噴嘴12-1由兩個分體的半噴嘴12-1-3相扣固定連接而成。噴嘴管道支架12-4左端的球面12-4-1裝在噴嘴12-1的球形空腔12-1-1內(nèi)并與噴嘴12-1鉸接，噴嘴12-1可以向任意方向轉(zhuǎn)動，以提供不同方向的推力，實現(xiàn)該水下仿生機器人的轉(zhuǎn)變、信仰等動作或加快該水下機器人的上浮、下潛速度。噴嘴12-1由一組控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器12-2驅(qū)動，由噴嘴復位彈簧12-3提供復位力，工作時，控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器12-2通電收縮， 拉動噴嘴12-1轉(zhuǎn)動一定角度；噴嘴12-1需復位時，控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器 12-2停止通電并冷卻，由噴嘴復位彈簧12-3將噴嘴12-1復位至原始狀態(tài)。采用兩個分體的半噴嘴12-1-3相扣固定連接制成噴嘴12-1，不僅安裝方便，還可以保證噴嘴12-1轉(zhuǎn)動靈活。為保證控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器12-2的外表面涂覆或包覆絕緣層或防護層。其他組成及連接關(guān)系與具體實施例一相同。實施例四結(jié)合圖4、圖6和圖7說明本實施例。本實施例的進水裝置由設置在型腔11內(nèi)的尾部進水裝置13組成；所述的尾部進水裝置13由左前進水板13-1、拉線架13-2、拉線13_3、 轉(zhuǎn)軸13-4、轉(zhuǎn)軸支座13-5、驅(qū)動器架13-6、控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器13_7、卷簧13-8、左后進水板13-9組成；腔室11-2的左端面11_2_3上設有左前進水口 11_2_1和左后進水口 11-2-2，轉(zhuǎn)軸支座13-5分別與腔室11-2的左端面11_2_3和底板11_1_2固定連接，轉(zhuǎn)軸支座13-5內(nèi)裝有轉(zhuǎn)軸13-4，轉(zhuǎn)軸13-4與轉(zhuǎn)軸老支座13_5之間裝有卷簧13_8， 卷簧13-8的一端纏繞在轉(zhuǎn)軸13-4上，卷簧13-8的另一端固定在轉(zhuǎn)軸支座13_5上，與腔
9室11-2左端面11-2-3上的左前進水口 11-2-1相對應的轉(zhuǎn)軸13_4上固定有左前進水板
13-1，與腔室11-2左端面11-2-3上的左后進水口11_2_2相對應的轉(zhuǎn)軸13_4上固定有左后進水板13-9，左前進水板13-1和左后進水板13-9分別與拉線13_3的一端固定連接，拉線13-3的另一端通過固定在底板11-1-2上的拉線架13-2與控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器13-7的一端相連接，控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器13-7的另一端與固定在底板11-1-2上的驅(qū)動器架13-6固定連接。工作時，控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器13-7通電收縮，克服卷簧13-8的力開戶左前進水板13-1和左后進水板13_9，外界的水分別從左前進水口 11-2-1和左后進水口 11-2-2流入型腔11中，型腔11擴張至最大狀態(tài)時，控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器13-7停止通電并冷卻，靠卷簧13-8的彈力將左前進水板13-1和左后進水板13-9關(guān)閉，左前進水板13-1和左后進水板13-9采用轉(zhuǎn)動的開啟方式。為保證型腔11不漏水，可在左前進水板13-1上和左后進水板13-9上安裝密封件；為了使控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器13-7不漏電，可在控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動13-7的外表面涂覆或包覆絕緣層或防護層。采用尾部進水裝置13可以保證基體6的底面光滑，減小基體6在水中運行的阻力。其他組成及連接關(guān)系與實施例一相同。 實施例五結(jié)合圖12、圖13、圖14、圖15、圖16說明本實施例。本實施例的進水裝置由設置在型腔11底部的滑動式進水裝置14組成；所述的滑動式進水裝置14由左連接架
14-1、右連接架14-2、左形狀記憶合金驅(qū)動器14-3、右形狀記憶合金驅(qū)動器14_4、左復位彈簧14-5、右復位彈簧14-6、左進水門14-7、右進水門14_8、檔塊14_9、復位彈簧導軌14-10 組成；基體6的中間設有長孔6-1，型腔11裝在基體6中間的長孔6-1內(nèi)并與基體6固定連接，底板11-1-2的下端面與基體6的下端面在同一平面內(nèi)，底板11-1-2的上端面的中間位置固定有檔塊14-9，檔塊14-9的左側(cè)底板11-1-2上具有左進水口 11_1_2_1，檔塊14_9的右側(cè)底板11-1-2上具有左進水口 11-1-2-2，左進水口與右進水口對稱設置，底板11-1-2的上端面的左端固定有左連接架14-1，底板11-1-2的上端面的右端固定有右連接架14-2，與左進水口相對應的底板上具有左進水門14-7，與右進水口 11-1-2-2相對應的底板11-1-2 上具有右進水門14-8，左連接架14-1與左進水門14-7之間固定有左形狀記憶合金驅(qū)動器 14-3，右連接架14-2與右進水門14-8之間固定有右形狀記憶合金驅(qū)動器14-4，左形狀記憶合金驅(qū)動器14-3與右形狀記憶合金驅(qū)動器14-4同軸，左形狀記憶合金驅(qū)動器14-3與右形狀記憶合金驅(qū)動器14-4兩側(cè)的橫向底板11-1-2上分別對稱裝有復位彈簧導軌14-10，復位彈簧導軌14-10固定在檔塊14-9上，復位彈簧導軌14-10的左端與左連接架14_1固定連接，復位彈簧導軌14-10的右端與右連接架14-2固定連接，左連接架14-1與左進水門14_7 之間的復位彈簧導軌14-10上固定裝有左復位彈簧14-5，右連接架14-2與右進水門14_8 之間的復位彈簧導軌14-10上固定裝有右復位彈簧14-6。由于進水裝置設置在型腔11底部，型腔11擴張時，左形狀記憶合金驅(qū)動器14-3與右形狀記憶合金驅(qū)動器14-4通電，其溫度超過逆相變點后產(chǎn)生逆相變恢復到原始的收縮狀態(tài)，克服左復位彈簧14-5的彈力使左進水門14-7打開，克服右復位彈簧14-6的彈力使右進水門14-8打開，水分別從左進水口 11-1-2-1和右進水口 11-1-2-2進入到型腔11內(nèi)，當型腔11擴張至最大時，左形狀記憶合金驅(qū)動器14-3與右形狀記憶合金驅(qū)動器14-4斷電并冷卻，左復位彈簧14-5推動左進水門 14-7復位，關(guān)閉左進水口 11-1-2-1，右復位彈簧14-6推動右進水門14_8復位，關(guān)閉右進水口 11-1-2-2。采用此結(jié)構(gòu)的進水裝置在高度方向占用的空間小，閉合時，左進水門14-7和右進水門14-8的閉合效果好。為了有較好的密封效果，可在左進水門14-7上和右進水門
14-8上安裝密封圈。左形狀記憶合金驅(qū)動器14-3與右形狀記憶合金驅(qū)動器14-4外表面可以涂覆或包覆絕緣層或防護層，防止漏電而導致能量的流失以及液體的腐蝕。實施例六結(jié)合圖17、圖18、圖19、圖20說明本實施例。本實施例的進水裝置由設置在型腔11底部的轉(zhuǎn)動式進水裝置15組成；所述的轉(zhuǎn)動式進水裝置15由左進水轉(zhuǎn)動門
15-1、右進水轉(zhuǎn)動門15-2、左前支座15-3、左后支座15_4、右前支座15_5、右后支座15_6、 左轉(zhuǎn)軸15-7、右轉(zhuǎn)軸15-8、連桿15-9、連接座15-10、第一固定柱15-11、第二固定柱15-12、 復位彈簧15-13、形狀記憶合金驅(qū)動器15-14組成；基體6的中間設有長槽6-2，型腔11裝在基體6中間的長槽6-2內(nèi)并與基體6固定連接，底板11-1-2的下端面與基體6的下端面在同一水平面上，底板11-1-2上設有左進水端口 11-1-2-3和右進水端口 11-1-2-4，底板 11-1-2上固定有第一固定柱15-11和第二固定柱15-12，左進水端口 11-1_2_3和右進水端口 11-1-2-4之間的底板11-1-2上固定有左前支座15-3和左后支座15_4，右進水端口 11-1-2-4右側(cè)的底板11-1-2上固定有右前支座15-5和右后支座15_6，左前支座15_3和左后支座15-4的通孔內(nèi)裝有左轉(zhuǎn)軸15-7，與左進水端口 11-1-2-3相對應的左轉(zhuǎn)軸15_7上固定有左進水轉(zhuǎn)動門15-1，右前支座15-5和右后支座15-6的通孔內(nèi)裝有右轉(zhuǎn)軸15_8，與右進水端口 11-1-2-4相對應的右轉(zhuǎn)軸15-8上固定有右進水轉(zhuǎn)動門15-2，左轉(zhuǎn)軸15_7的后端固定有連接座15-10，連接座15-10與第一固定柱15-11之間固定裝有復位彈簧15-13，連接座15-10與連桿15-9的一端鉸接，連桿15-9的另一端固定在右轉(zhuǎn)軸15_8上，連桿15_9 與第二固定柱15-12之間固定有形狀記憶合金驅(qū)動器15-14。轉(zhuǎn)動式進水裝置15安裝在底板11-1-2上，由連桿15-9和連接座15-10連接左進水轉(zhuǎn)動門15_1和右進水轉(zhuǎn)動門15_2， 型腔11擴張時，形狀記憶合金驅(qū)動器15-14通電，其溫度超過逆相變點后產(chǎn)生逆相變恢復到原始的收縮狀態(tài)，克服復位彈簧15-13的彈力，拉動連桿15-9使左進水轉(zhuǎn)動門15-1和右進水轉(zhuǎn)動門15-2打開，水分別從左進水端口 11-1-2-3和右進水端口 11-1-2-4進入型腔11 中，當型腔11擴張至最大時，形狀記憶合金驅(qū)動器15-14斷電并冷卻，復位彈簧15-13拉動連桿15-19使左進水轉(zhuǎn)動門15-1和右進水轉(zhuǎn)動門15-2復位，關(guān)閉左進水商品11_1_2_3和右進水端口 11-1-2-4。為提高密封效果，可在左進水轉(zhuǎn)動門15-1和右進水轉(zhuǎn)動門15-2的周邊加裝密封圈。為防止形狀記憶合金驅(qū)動器漏電，減小能量損失，可在形狀記憶合金驅(qū)動器15-14的外表面涂覆或包覆絕緣層或防護層。轉(zhuǎn)動式進水裝置15由于受型腔11的限制，開啟時開口小，但開口區(qū)域較大，且只需要一個形狀記憶合金驅(qū)動器15-14，其結(jié)構(gòu)比較獨立簡單。其它連接關(guān)系與具體實施例一相同。實施例七結(jié)合圖4、圖6、圖11說明本實施例。本實施例的鰭控制器7由鰭7_1、 第一限位架7-2、第二限位架7-3、鰭轉(zhuǎn)動軸7-4、第一軸套架7-5、第二軸套架7_6、第一固定柱7-7、第二固定柱7-8、第三固定柱7-9、第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-10、第一鰭復位彈簧7-11、第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-12、第二鰭復位彈簧7-13組成；底板11_1_2的上端面治橫向方向分別固定有第一軸套架7-5和第二軸套架7-6 ；第一軸套架7-5和和第二軸套架7-6的通孔內(nèi)裝有鰭轉(zhuǎn)動軸7-4，鰭轉(zhuǎn)動軸7-4的兩端分別與鰭7-1固定連接，鰭轉(zhuǎn)動軸7-4的中間位置上固定有第一固定柱7-7，鰭轉(zhuǎn)動軸7-4兩側(cè)的縱向底板11-1-2上對稱固定有第一限位架7-2和第二限位架7-3，第一限位架7-2外側(cè)的縱向底板11-1-2上固定有第二固定柱7-8，第二限位架7-3外側(cè)的縱向底板11-1-2上固定有第三固定柱7-9，第三固定柱7-9與第一固定柱7-7之間分別固定有第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-10和第一鰭復位彈簧7-11，第二固定柱7-8與第一固定柱7-7之間分別固定有第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-12和第二鰭復位彈簧7-13。用于控制該水下仿生機器人俯仰的鰭控制器7安裝在該水下仿生機器人的頭部，鰭7-1安裝在鰭轉(zhuǎn)動軸7-4上，鰭7-1分別由第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-10和第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-12通電收縮變形，拉動鰭7-1轉(zhuǎn)動，并由第一限位架7-2和第二限位架7-3將鰭7-1限位在某一角度上，使該水下仿生機器人實現(xiàn)上浮或下潛；當鰭7-1需要復位時，收縮的第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-10和第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-12停止通電并冷卻，由第一鰭復位彈簧7-11和第二鰭復位彈簧7-13將鰭7-1復位至原始狀態(tài)。為防止第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-10和第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-12漏電，減小能量損失，可在第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-10和第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器7-12的外表面涂覆或包覆絕緣層或防護層。其他組成及連接關(guān)系與實施例一相同。實施例八結(jié)合圖4、圖6、圖12、圖14、圖17、圖18說明本實施例。本實施例與實施例一的不同點是本實施例還增加有限位機構(gòu)16 ；限位機構(gòu)16由限位拉線16-1和限位柱16-2組成；限位拉線16-1的兩端分別與底板11-1-2和頂板11-1-1固定連接，底板11-1-2上固定有限位柱16-2。型腔11擴張至最大狀態(tài)時，由連接頂板11-1-1和底板11-1-2的限位拉線 16-1拉緊頂板11-1-1和底板11-1-2限制型腔繼續(xù)擴張；型腔11收縮至最小狀態(tài)時，由安裝在底板11-1-2上的限位柱16-2頂住頂板11-1-，限制型腔11繼續(xù)收縮，可保護型腔11 外表面的蒙皮11-1-3不被損壞，延長蒙皮11-1-3的使用壽命。限位柱16-2也可以安裝在頂板11-1-1上，頂住底板11-1-2，限制型腔11繼續(xù)收縮。實施例九結(jié)合圖21、圖22、圖23說明本實施例。本實施例與實施例一的不同點是本實施例由兩個單脈沖推進器9并列組合構(gòu)成雙脈沖推進器10。采用雙脈沖推進器10同時噴射， 即可實現(xiàn)大推力推進；也可以輪換噴射，實現(xiàn)連續(xù)推進。整個機器人由一套控制系統(tǒng)控制。 也可裝載多個單脈沖噴射推進器9同時噴射，實現(xiàn)大推力推進，提高推進速度；交替噴射， 實現(xiàn)連續(xù)推進。實施例十結(jié)合圖23說明本實施例。本實施例的雙脈沖推進器10的進水裝置采用尾部進水裝置13。每個單脈沖推進器9都有一個獨立的尾部進水裝置13，可減小該水下仿生機器人的潛水阻力。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種仿生潛深水機器人裝置，它包括電池(1)、控制計算機O)、沉浮控制裝置(3)、 運動控制電路G)、通訊裝置(5)、基體(6)、單脈沖推進器(9)、鰭控制器(7)；基體(6)和空腔(6-3)內(nèi)分別固定有電池(1)、控制計算機(2)、運動控制電路(4)、通訊裝置(5)；基體(6)上固定裝有沉浮控制裝置(3)，基體(6)的上端面固定有單脈沖推進器(9)， 單脈沖推進器右端的基體(1)上固定有鰭控制器(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生潛深水機器人裝置，其特征在于，所述單脈沖推進器(9)包括型腔(11)、噴嘴總成(12)、型腔記憶合金驅(qū)動器(17)、型腔復位彈簧(18)、進水裝置；型腔(11)由蒙皮腔(11-1)和腔室(11-2)組成；蒙皮腔(11-1)的左端與腔室(11-2) 連接成為一體，蒙皮腔(11-1)由頂板(11-1-1)、底板(11-1-2)、蒙皮(11-1-3)組成；底板(11-1-2)與頂板(11-1-1)之間通過蒙皮(11-1-3)固定連接構(gòu)成蒙皮腔(11_1)，底板 (11-1-2)與基體(6)固定連接，頂板(11-1-1)與底板(11-1-2)之間連接有一組型腔記憶合金驅(qū)動器(17)和一組型腔復位彈簧(18)，型腔(11)上設有進水裝置，型腔(11)的左端與噴嘴總成(12)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生潛深水機器人裝置，其特征在于噴嘴總成(12)由噴嘴 (12-1)、控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器(12-2)、噴嘴復位彈簧(12-3)、噴嘴管道支架(12-4)、第一連接架(12- 、第二連接架(12-6)、第三連接架(12-7)、第四連接架(12_8) 組成；噴嘴管道支架(12-4)的右端固定裝在腔室(11-2)的左端面(11-2-3)的通孔內(nèi)，噴嘴管道支架(12-4)左端的球面(12-4-1)裝在噴嘴(12-1)的球形空腔(12_1_1)內(nèi)并與噴嘴(12-1)鉸接，噴嘴(12-1)的球形外表面(12-1-2)上治圓周方向?qū)ΨQ固定有一組第一連接架(12- 和一組第二連接架(12-6)，與第一連接架(12- 相對應的噴嘴管道支架 (12-4)的外端面上固定有第三連接架(12-7)，與第二連接架(12-6)相對應的噴嘴管道支架(12-4)的外端面上固定有第三連接架(12-7)，與第二連接架(12-6)相對應的噴嘴管道支架(12-4)的外端面上固定有第四連接架(12-8)，第一連接架(12- 與控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器(12- 的左端固定連接，第三連接架(12-7)與控制噴嘴轉(zhuǎn)動的形狀記憶合金驅(qū)動器(12- 的右端固定連接，第二連接架(12-6)與噴嘴復位彈簧(12- 的左端固定連接，第四連接架(12-8)與噴嘴復位彈簧的右端固定連接；所述噴嘴(12-1)由兩個分體的半噴嘴(12-1-3)相扣固定連接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生潛深水機器人裝置，其特征在于進水裝置由設置在型腔 (11)內(nèi)的尾部進水裝置(1 組成；所述的尾部進水裝置(1 由左前進水板(13-1)、拉線架(13-2)、拉線(13-3)、轉(zhuǎn)軸(13-4)、轉(zhuǎn)軸支座(13_5)、驅(qū)動器架(13_6)、控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器(13-7)、卷簧(13-8)、左后進水板(13-9)組成；腔室(11- 的左端面(11-2- 上設有左前進水口(11-2-1)和左后進水口(11-2-2)，轉(zhuǎn)軸支座(13- 分別與腔室(11-2)的左端面(11-2-3)和底板(11-1-2)固定連接，轉(zhuǎn)軸支座(13_5)內(nèi)裝有轉(zhuǎn)軸(13-4)，轉(zhuǎn)軸(13-4)與轉(zhuǎn)軸老支座(13- 之間裝有卷簧(13-8)，卷簧(13_8)的一端纏繞在轉(zhuǎn)軸(13-4)上，卷簧(13-8)的另一端固定在轉(zhuǎn)軸支座(13- 上，與腔室(11- 左端面(11-2-3)上的左前進水口(11-2-1)相對應的轉(zhuǎn)軸(13-4)上固定有左前進水板(13_1)， 與腔室(11-2)左端面(11-2-3)上的左后進水口(11-2-2)相對應的轉(zhuǎn)軸(13_4)上固定有左后進水板(13-9)，左前進水板(13-1)和左后進水板(13-9)分別與拉線(13- 的一端固定連接，拉線(13-3)的另一端通過固定在底板(11-1-2)上的拉線架(13-2)與控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器(13-7)的一端相連接，控制尾部進水的形狀記憶合金驅(qū)動器 (13-7)的另一端與固定在底板(11-1-2)上的驅(qū)動器架(13-6)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生潛深水機器人裝置，其特征在于進水裝置由設置在型腔 (11)底部的滑動式進水裝置(14)組成；所述的滑動式進水裝置(14)由左連接架(14-1)、 右連接架(14-2)、左形狀記憶合金驅(qū)動器(14-3)、右形狀記憶合金驅(qū)動器(14-4)、左復位彈簧(14-5)、右復位彈簧(14-6)、左進水門(14-7)、右進水門(14-8)、檔塊(14-9)、復位彈簧導軌(14-10)組成；基體(6)的中間設有長孔(6-1)，型腔(11)裝在基體(6)中間的長孔(6-1)內(nèi)并與基體(6)固定連接，底板(11-1-2)的下端面與基體(6)的下端面在同一平面內(nèi)，底板(11-1-2)的上端面的中間位置固定有檔塊(14-9)，檔塊(14-9)的左側(cè)底板(11-1-2)上具有左進水口(11-1-2-1)，檔塊(14-9)的右側(cè)底板(11_1_2)上具有左進水口(11-1-2-2)，左進水口與右進水口對稱設置，底板(11-1-2)的上端面的左端固定有左連接架(14-1)，底板(11-1-2)的上端面的右端固定有右連接架(14-2)，與左進水口相對應的底板上具有左進水門(14-7)，與右進水口(11-1-2-2)相對應的底板(11-1-2)上具有右進水門(14-8)，左連接架(14-1)與左進水門(14-7)之間固定有左形狀記憶合金驅(qū)動器 (14-3)，右連接架(14- 與右進水門(14-8)之間固定有右形狀記憶合金驅(qū)動器(14-4)，左形狀記憶合金驅(qū)動器(14- 與右形狀記憶合金驅(qū)動器(14-4)同軸，左形狀記憶合金驅(qū)動器(14- 與右形狀記憶合金驅(qū)動器(14-4)兩側(cè)的橫向底板(11-1- 上分別對稱裝有復位彈簧導軌(14-10)，復位彈簧導軌(14-10)固定在檔塊(14-9)上，復位彈簧導軌(14-10) 的左端與左連接架(14-1)固定連接，復位彈簧導軌(14-10)的右端與右連接架(14-2)固定連接，左連接架(14-1)與左進水門(14-7)之間的復位彈簧導軌(14-10)上固定裝有左復位彈簧(14-5)，右連接架(14-2)與右進水門(14-8)之間的復位彈簧導軌(14-10)上固定裝有右復位彈簧(14-6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生潛深水機器人裝置，其特征在于進水裝置由設置在型腔(11)底部的轉(zhuǎn)動式進水裝置(1 組成；所述的轉(zhuǎn)動式進水裝置(1 由左進水轉(zhuǎn)動門 (15-1)、右進水轉(zhuǎn)動門(15-2)、左前支座(15-3)、左后支座(15_4)、右前支座(15_5)、右后支座(15-6)、左轉(zhuǎn)軸(15-7)、右轉(zhuǎn)軸(15-8)、連桿(15-9)、連接座(15-10)、第一固定柱 (15-11)、第二固定柱(15-12)、復位彈簧(15-13)、形狀記憶合金驅(qū)動器(15-14)組成；基體 (6)的中間設有長槽(6-2)，型腔(11)裝在基體(6)中間的長槽(6-2)內(nèi)并與基體(6)固定連接，底板(11-1-2)的下端面與基體(6)的下端面在同一水平面上，底板(11-1-2)上設有左進水端口(11-1-2-3)和右進水端口(11-1-2-4)，底板(11_1_2)上固定有第一固定柱 (15-11)和第二固定柱(15-12)，左進水端口(11-1-2-3)和右進水端口(11_1_2_4)之間的底板(11-1-2)上固定有左前支座(15-3)和左后支座(15-4)，右進水端口(11_1_2_4)右側(cè)的底板(11-1- 上固定有右前支座(15- 和右后支座(15-6)，左前支座(15- 和左后支座(15-4)的通孔內(nèi)裝有左轉(zhuǎn)軸(15-7)，與左進水端口(11-1-2- 相對應的左轉(zhuǎn)軸(15_7) 上固定有左進水轉(zhuǎn)動門(15-1)，右前支座(15- 和右后支座(15-6)的通孔內(nèi)裝有右轉(zhuǎn)軸 (15-8)，與右進水端口(11-1-2-4)相對應的右轉(zhuǎn)軸(15-8)上固定有右進水轉(zhuǎn)動門(15_2)， 左轉(zhuǎn)軸(15-7)的后端固定有連接座(15-10)，連接座(15-10)與第一固定柱(15-11)之間固定裝有復位彈簧(15-13)，連接座(15-10)與連桿(15-9)的一端鉸接，連桿(15_9)的另一端固定在右轉(zhuǎn)軸(15-8)上，連桿(15-9)與第二固定柱(15-1 之間固定有形狀記憶合金驅(qū)動器(15-14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生潛深水機器人裝置，其特征在于鰭控制器(7)由鰭 (7-1)、第一限位架(7- 、第二限位架(7- 、鰭轉(zhuǎn)動軸(7-4)、第一軸套架(7- 、第二軸套架(7-6)、第一固定柱(7-7)、第二固定柱(7-8)、第三固定柱(7-9)、第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器(7-10)、第一鰭復位彈簧(7-11)、第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器(7-12)、第二鰭復位彈簧(7-13)組成；底板(11-1-2)的上端面治橫向方向分別固定有第一軸套架(7-5)和第二軸套架(7-6)；第一軸套架(7- 和和第二軸套架(7-6)的通孔內(nèi)裝有鰭轉(zhuǎn)動軸(7-4)，鰭轉(zhuǎn)動軸(7-4)的兩端分別與鰭(7-1)固定連接，鰭轉(zhuǎn)動軸(7-4)的中間位置上固定有第一固定柱(7-7)，鰭轉(zhuǎn)動軸(7-4)兩側(cè)的縱向底板(11-1- 上對稱固定有第一限位架(7-2) 和第二限位架(7-3)，第一限位架(7- 外側(cè)的縱向底板(11-1- 上固定有第二固定柱 (7-8)，第二限位架(7- 外側(cè)的縱向底板(11-1- 上固定有第三固定柱(7-9)，第三固定柱(7-9)與第一固定柱(7-7)之間分別固定有第一鰭形狀記憶合金驅(qū)動器(7-10)和第一鰭復位彈簧(7-11)，第二固定柱(7-8)與第一固定柱(7-7)之間分別固定有第二鰭形狀記憶合金驅(qū)動器(7-12)和第二鰭復位彈簧(7-13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生潛深水機器人裝置，其特征在于單脈沖推進器(9)還包括限位機構(gòu)(16)；限位機構(gòu)(16)由限位拉線(16-1)和限位柱(16-2)組成；限位拉線的兩端分別與底板(11-1-2)和頂板(11-1-1)固定連接，底板(11-1-2)上固定有限位柱 (16-2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿生潛深水機器人裝置，其特征在于由兩個單脈沖推進器 (9)并列組合構(gòu)成雙脈沖推進器(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的仿生潛深水機器人裝置，其特征在于雙脈沖推進器(10)的進水裝置采用尾部進水裝置(13)。
專利摘要本實用新型公開了一種仿生潛深水機器人裝置，該裝置根據(jù)海底軟件動物原理，模仿其潛水方式，克服傳統(tǒng)裝置不易潛入深水的缺點。它包括電池、控制計算機、沉浮控制裝置、運動控制電路、通訊裝置、基體、單脈沖推進器、鰭控制器；基體和空腔-內(nèi)分別固定有電池、控制計算機、運動控制電路、通訊裝置；基體上固定裝有沉浮控制裝置，基體的上端面固定有單脈沖推進器，單脈沖推進器右端的基體上固定有鰭控制器。
文檔編號B63C11/52GK201980405SQ20102059931
公開日2011年9月21日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者韓旭 申請人:韓旭