1.一種仿生蝌蚪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),其特征在于,包含頭部殼體(1)、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、四個(gè)圓柱體(2)和尾巴(5);
所述頭部殼體(1)為球形結(jié)構(gòu),其內(nèi)設(shè)有空腔,其外壁上設(shè)有和所述空腔相通用于安裝尾巴(5)的通孔;
所述尾巴(5)為連續(xù)變截面結(jié)構(gòu),其較粗的一端設(shè)置在頭部殼體(1)的空腔內(nèi),較細(xì)的一端通過所述通孔伸出頭部殼體(1),較粗的一端無法穿過所述通孔,且較粗的一端設(shè)有左右對(duì)稱的第一安裝平面和第二安裝平面;
所述頭部殼體(1)空腔的上部和下部設(shè)有對(duì)稱的第一凸起和第二凸起,所述第一凸起的端面、第二凸起的端面分別對(duì)應(yīng)第一安裝平面、第二安裝平面;
所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)設(shè)置在第一凸起的端面和第一安裝平面之間,另外一個(gè)設(shè)置在第二凸起的端面和第二安裝平面之間,用于配合驅(qū)動(dòng)尾巴(5)左右擺動(dòng);
所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含壓電疊堆(3)和兩個(gè)預(yù)緊裝置(4);其中,兩個(gè)預(yù)緊裝置(4)的一端分別和壓電疊堆(3)的兩端固定相連,另一端的端面上均設(shè)有V形凹槽;所述兩個(gè)預(yù)緊裝置(4)用于調(diào)整所述壓電疊堆(3)的預(yù)緊力;
所述第一安裝平面、第二安裝平面、第一凸起的端面、第二凸起的端面對(duì)應(yīng)所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的V形凹槽設(shè)有匹配的V形凹槽,使得所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第一安裝平面、第二安裝平面、第一凸起的端面、第二凸起的端面的相接處形成四個(gè)菱形空隙;
所述四個(gè)圓柱體(2)分別設(shè)置在所述四個(gè)菱形空隙中,且四個(gè)圓柱體(2)的柱面均和其對(duì)應(yīng)菱形空隙的四個(gè)平面相抵,用于緩解調(diào)整預(yù)緊力時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中壓電疊堆(3)受到的切向力作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生蝌蚪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),其特征在于,
所述尾巴(5)在與所述通孔接觸處的內(nèi)側(cè)設(shè)有弧形臺(tái)階,用于保證所述尾巴(5)在受力時(shí)不脫離上述頭部殼體(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生蝌蚪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),其特征在于,所述預(yù)緊裝置(4)包含兩個(gè)楔形塊和一個(gè)螺栓;
所述兩個(gè)楔形塊的斜面相抵,其中一個(gè)楔形塊的斜面上設(shè)有和預(yù)緊裝置(4)調(diào)節(jié)方向垂直的通孔,所述通孔的內(nèi)壁上設(shè)有和所述螺栓相匹配的螺紋;另一個(gè)楔形塊的斜面沿預(yù)緊裝置(4)調(diào)節(jié)方向設(shè)有供所述螺栓滑動(dòng)的滑槽;
所述螺栓穿過所述滑槽和所述通孔螺紋連接,通過調(diào)節(jié)兩個(gè)楔形塊的斜面進(jìn)行滑動(dòng)進(jìn)而調(diào)整預(yù)緊裝置(4)的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生蝌蚪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),其特征在于,所述頭部殼體(1)采用金屬或玻璃鋼制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生蝌蚪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),其特征在于,所述尾巴(5)呈扁平狀。
6.基于權(quán)利要求1所述的仿生蝌蚪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作方法,其特征在于,包含以下具體步驟:
采用有π/2相位差的兩組電信號(hào)分別激勵(lì)所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的壓電疊堆(3),使其產(chǎn)生伸縮變形,激勵(lì)尾巴(5)上的質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng),從而在上述尾巴(5)產(chǎn)生一個(gè)彎曲行波;
由于水對(duì)尾巴(5)振動(dòng)的阻尼作用,大大減弱了尾巴末端的行波反射可避免駐波的形成,從而模擬出蝌蚪游動(dòng)時(shí)尾巴波動(dòng)運(yùn)動(dòng);
通過改變電壓大小改變游動(dòng)速度、改變兩相信號(hào)的電壓差實(shí)現(xiàn)空間360度運(yùn)動(dòng)。