水母仿生機器人的制作方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001]本實用新型涉及仿生機器人領域，特別是一種水母仿生機器人。
【背景技術】
[0002]目前，隨著水下探測、水下運輸的開發(fā)，水下機器人的開發(fā)得到越來越多的重視。在這其中，仿水母機器人由于其獨特的流體動力推進原理，成為研宄的熱點。水母是一種無脊椎動物，它的運動主要是依靠徑向分布的肌肉纖維收縮和伸長，進而帶動柔性外殼的收縮和舒展，水流在殼體內腔的作用下運動，從而驅動了水母前行。水母的柔性外殼不是單純的徑向收縮，其外殼還會根據所需要前行的方向，力度大小調整其形態(tài)。調整形態(tài)后水母再通過收縮肌肉噴水時，就可以調整其運動前行的方向。
[0003]經過檢索，公開號為CN101020498A的發(fā)明專利提供了一種機器仿生水母，它首次提出了一種采用電磁鐵作為驅動本體，通過帶動復位彈簧拉動擋板來實現(xiàn)收縮和舒展的效果，所述的裝置采用兩個腔體，通過反向控制兩個腔體的運動來交替完成吸水和噴水的過程，進而實現(xiàn)水母的運動功能。但是這種方案的結構較為復雜，動作過程與真實水母也不相同，無法實現(xiàn)很好的仿生效果。公開號為CN203305220U的實用新型提供了一種仿水母機器人，該水母機器人使用記憶合金絲作為驅動機器人柔性外殼的動力來源，通過記憶合金絲驅動尾鰭運動從而控制水母的運動方向。所述水母能夠通過控制對記憶合金絲的通斷電，實現(xiàn)記憶合金絲的往復變形，從而驅動水母運動，但是這種方式只有徑向的記憶合金絲收縮變形，其方向變化是通過尾鰭實現(xiàn)的，這與自然界的水母并不相同，仿生效果不佳。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服現(xiàn)有的仿生水母機器人機構復雜、且仿生效果不佳的不足，本實用新型提供一種水母仿生機器人，該水母仿生機器人不僅能實現(xiàn)仿水母推進，而且能實現(xiàn)類似于水母的變向運動，且其構造與水母類似，仿生效果好。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:本實用新型由水母頭部、支撐座、柔性殼體、漂浮裝置和徑向、軸向記憶合金彈片組成；所述柔性殼體為一類半球形的中空殼體，在其周向均布有多個徑向記憶合金彈片，在其下部周向開有多個豁口，所述柔性殼體通過徑向記憶合金彈片與支撐座連接在一起；所述支撐座上方設有一半球形的水母頭部，其內部為中空狀態(tài)，用于設置控制板、電源和通信裝置，所述支撐座下方安裝有漂浮裝置，所述漂浮裝置用于為水母仿生機器人提供浮力，穩(wěn)定其在水中的狀態(tài)；在柔性殼體下部周向還設有多個均布的軸向記憶合金彈片，所述軸向記憶合金彈片與所述徑向記憶合金彈片相互垂直。
[0006]本實用新型實現(xiàn)其運動及轉向的過程為:將水母仿生機器人置于水中，在漂浮裝置的作用下水母仿生機器人可以穩(wěn)定漂浮在水中；安裝在水母頭部的控制裝置發(fā)出控制信號，使得水母柔性殼體周向均布的徑向記憶合金彈片有規(guī)律的收縮，進而驅動水母仿生機器人向前運動；此時如果給布置在柔性殼體周邊的一些軸向記憶合金彈片通電，則軸向記憶合金彈片也將收縮，此時柔性殼體徑向收縮時的迎水面積發(fā)生改變，進而改變水母前進的方向。
[0007]本實用新型的有益效果是，不僅可以實現(xiàn)水母仿生機器人推進運動，而且能實現(xiàn)類似于真實水母的變向運動；且結構簡單，仿生效果好。
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0009]圖1是本實用新型的整體效果圖1。
[0010]圖2是本實用新型的整體效果圖2。
[0011]圖3是本實用新型徑向記憶合金彈片正常狀態(tài)形態(tài)圖。
[0012]圖4是本實用新型徑向記憶合金彈片收縮狀態(tài)形態(tài)圖。
[0013]圖5是本實用新型軸向記憶合金彈片形態(tài)圖。
[0014]圖中1.水母頭部，2.支撐座，3.徑向記憶合金彈片，3-1.徑向記憶合金絲，3-2.徑向彈片，4.柔性殼體，5.軸向記憶合金彈片，5-1.軸向記憶合金絲，5-2.軸向彈片，6.漂浮裝置。
【具體實施方式】
[0015]如圖1和圖2所示，水母仿生機器人由水母頭部(1)、支撐座(2)、柔性殼體(4)、漂浮裝置(6)徑向記憶合金彈片(3)和軸向記憶合金彈片(5)組成；所述柔性殼體⑷為一類半球形的中空殼體，在其周向均布有多個徑向記憶合金彈片(3)，所述徑向記憶合金彈片(3)在正常狀態(tài)下與柔性殼體(4)通過膠水緊密貼合在一起，柔性殼體(4)通過徑向記憶合金彈片(3)與支撐座(2)連接在一起；所述柔性殼體(4)下部周向開有多個豁口，該豁口用于降低徑向記憶合金彈片(3)收縮時的阻力；所述支撐座(2)上方設有一半球形的水母頭部(I)，其內部為中空狀態(tài)，用于設置控制板、電源和通信裝置；所述支撐座(2)下方安裝有漂浮裝置￠)，所述漂浮裝置(6)用于為水母仿生機器人提供浮力，穩(wěn)定其在水中的狀態(tài)；所述漂浮裝置(6)可以為一中空的橢圓形殼體，在其內部充有空氣等密度低于水的物質，所述漂浮裝置(6)與水母頭部(I)通過螺紋連接密封并緊固在所述支撐座上；在柔性殼體(4)下部周向還設有多個均布的軸向記憶合金彈片(5)，所述軸向記憶合金彈片(5)與所述徑向記憶合金彈片(3)相互垂直。
[0016]如圖3和圖5所示，所述徑向記憶合金彈片(3)由徑向記憶合金絲(3-1)與徑向彈片(3-2)兩部分組成，徑向記憶合金絲(3-1)通過膠水與徑向彈片(3-2)緊密連接，徑向記憶合金絲(3-1)末端穿過徑向彈片(3-2)通過電路與控制裝置相連接，所述徑向彈片(3-2)的作用為:當徑向記憶合金絲(3-1)斷電處于正常狀態(tài)時幫助徑向記憶合金彈片(3)回彈；所述軸向記憶合金彈片(5)的組成和連接方式與徑向記憶合金彈片(3)類似。優(yōu)選的，所述徑向記憶合金彈片⑶與軸向記憶合金彈片(5)均設有6組，均布在柔性殼體(4)的周向。
[0017]所述形狀記憶絲是一種智能材料，其存在一個轉變溫度，當記憶合金絲的溫度高于或低于該轉變溫度時，記憶合金絲會便顯出收縮和正常狀態(tài)，本實用新型便是利用記憶合金絲的這一特點，使用通電的方式給記憶合金絲加熱，從而使其受控制的驅動水母運動。
[0018]本實用新型實現(xiàn)其運動及轉向的過程為:將水母仿生機器人置于水中，在漂浮裝置(6)的作用下水母仿生機器人可以穩(wěn)定漂浮在水中；安裝在水母頭部(I)的控制裝置發(fā)出控制信號，使得水母柔性殼體⑷周向均布的徑向記憶合金彈片⑶有規(guī)律的收縮，進而驅動水母仿生機器人向前運動；此時如果給布置在柔性殼體(4)周邊的一些軸向記憶合金彈片(5)通電，則軸向記憶合金彈片(5)也將收縮，此時柔性殼體⑷徑向收縮時的迎水面積發(fā)生改變，進而改變水母仿生機器人前進的方向。
[0019]當然，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，非因此即局限本實用新型的專利范圍，凡運用本實用新型說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含于本實用新型的專利保護范圍之內。
【主權項】
1.一種水母仿生機器人，包括水母頭部、柔性殼體、漂浮裝置、支撐座，其特征是:還包括徑向記憶合金彈片、軸向記憶合金彈片；在所述柔性殼體周向均布有多個徑向記憶合金彈片，所述徑向記憶合金彈片在正常狀態(tài)下與柔性殼體通過膠水緊密貼合在一起，柔性殼體通過徑向記憶合金彈片與支撐座連接在一起，所述柔性殼體下部周向開有多個豁口 ；所述支撐座上方設有一半球形的水母頭部，其內部為中空狀態(tài)，用于設置控制板、電源和通信裝置；所述支撐座下方安裝有漂浮裝置；所述漂浮裝置與水母頭部通過螺紋連接密封并緊固在支撐座上；在柔性殼體下部周向還設有多個均布的軸向記憶合金彈片，所述軸向記憶合金彈片與所述徑向記憶合金彈片相互垂直。2.根據權利要求1所述的水母仿生機器人，其特征是:所述徑向記憶合金彈片與軸向記憶合金彈片均設有6組，均布在柔性殼體的周向。
【專利摘要】一種水母仿生機器人，由水母頭部、支撐座、柔性殼體、漂浮裝置徑向記憶合金彈片和軸向記憶合金彈片組成；所述柔性殼體為一類半球形的中空殼體，在其周向均布有多個徑向記憶合金彈片，下部設有多個均布的軸向記憶合金彈片，所述軸向記憶合金彈片與所述徑向記憶合金彈片相互垂直，所述柔性殼體通過徑向記憶合金彈片與支撐座連接在一起；所述支撐座上方設有一半球形的水母頭部，下方安裝有漂浮裝置，所述漂浮裝置與水母頭部通過螺紋連接密封并緊固在所述支撐座上；本實用新型不僅可以實現(xiàn)水母仿生機器人推進運動，而且能實現(xiàn)類似于真實水母的變向運動，且結構簡單，仿生效果好。
【IPC分類】B63H1/30
【公開號】CN204642126
【申請?zhí)枴緾N201520338570
【發(fā)明人】劉欣欣, 袁岳勝, 桑學夫, 趙曉明, 宋建聰
【申請人】劉欣欣, 袁岳勝, 桑學夫, 趙曉明, 朱傳旭, 周寶龍, 宋建聰
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月22日