一种压电驱动的水上机器人的制作方法

本发明属于机器人技术，尤其涉及一种压电驱动的水上机器人。

背景技术：

水上机器人通过安装摄像头、气体或化学等传感器，可以完成水面侦探勘察、水质监测以及液面清污等工作，但水上机器人独特的作业环境和运动模式要求它只能有很小的自重和体重，因此结构不能太复杂，所以研制非常困难。目前研制的水面机器人主要有仿水黾机器人，这类机器人利用水的表面张力在水面上站立和行走，但此类机器人研制非常困难，成本很高。还有一类水上机器人使用电机驱动，电机由于转速高，还需要增加减速机构来降低速度，增加了结构复杂程度。但是目前已有的水上机器人普遍存在结构复杂、移动不够灵活、无转向和调速功能等问题。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种结构简单、制作成本低、移动灵活的特点，且有快速调速的功能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种压电驱动的水上机器人，包括第一机体、第二机体、第三机体、第一叶片、第二叶片、第一螺栓、第二螺栓和信号发生器；所述第一机体和第二机体之间通过第一螺栓相连，且两者之间还设有两个第一叶片；所述第二机体和第三机体之间通过第二螺栓相连，且两者之间还设有两个第二叶片；所述第一叶片和第二叶片的结构相同，两者均由粘贴在一起的压电陶瓷片和基板构成；所述第一机体和第三机体内设有信号发生器，用于将正弦交变电压分别施加到第一叶片和第二叶片上。

优选的，所述第一机体、第二机体和第三机体采用防水塑料制成。

优选的，所述两个第一叶片分布在第一机体和第二机体的两侧；所述两个第二叶片分布在第二机体和第三机体的两侧。

优选的，所述基板采用T形结构。

优选的，所述压电陶瓷片和基板外表面涂有防水塑料。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明方案的压电驱动的水上机器人，其结构简单，制作成本低、移动灵活的特点，且有快速转向和调速的功能，满足了使用需求，具有较强的推广价值。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为第一叶片的结构示意图；

附图3为第一叶片的一阶弯振的振型图；

其中：1、第一机体；2、第二机体；3、第三机体；4、第一叶片；5、第一螺栓；6、第二螺栓；7、第二叶片；8、压电陶瓷片；9、基材。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图1所示的本发明所述的一种压电驱动的水上机器人，包括第一机体1、第二机体2、第三机体3、第一叶片4、第二叶片7、第一螺栓5、第二螺栓6和信号发生器；所述第一机体1和第二机体2之间通过第一螺栓5相连，且两者之间还设有两个第一叶片4；所述第二机体2和第三机体3之间通过第二螺栓6相连，且两者之间还设有两个第二叶片7；所述第一叶片4和第二叶片7的结构相同，两者均由粘贴在一起的压电陶瓷片8和基板9构成；所述第一机体1和第三机体3内均设有信号发生器，用于将正弦交变电压分别施加到第一叶片4和第二叶片7上；所述第一机体1、第二机体2和第三机体3采用防水塑料制成；所述两个第一叶片4分布在第一机体1和第二机体2的两侧；所述两个第二叶片7分布在第二机体2和第三机体3的两侧；所述基板9采用T形结构；所述压电陶瓷片8和基板9外表面涂有防水塑料。

第一叶片和第二叶片的结构完全相同，第一叶片的结构如附图2所示，其包括压电陶瓷片和基板，基板使用薄的不锈钢片制成，压电陶瓷片和基板外表面涂上薄层防水塑料，其中基板采用T形结构，增大与水的接触面积，从而提高驱动力。

工作原理如下所述：当本发明在工作时，由于机体密度比水小，漂浮在水面上，第一叶片和第二叶片位于水下，第一机体和第三机体上的信号发生器产生一定频率的相同辐值的半波正弦交变电压，然后分别施加在第一叶片和第二叶片的压电陶瓷片上，该半波正弦交变电压产生的电场与压电陶瓷片的极化方向相反，压电陶瓷片产生收缩，当该交变电压的频率与第一叶片以及第二叶片的一阶弯振频率接近时，可激起第一叶片和第二叶片的一阶弯振，附图3所示为第一叶片的一阶弯振的振型图，显示了第一叶片变形前和变形后的状态，产生附图3所示的向压电陶瓷片一侧的弯曲；第一叶片和第二叶片的状态一致，当第一叶片和第二叶片在水中持续高频向压电陶瓷片一侧弯曲摆动时，可使本发明向前行运动。

当改变第一机体和第二机体中的半波正弦交变电压施加在压电陶瓷片上的电场方向时，该半波正弦交变电压产生的电场与压电陶瓷片的极化方向一致，压电陶瓷片会产生伸张，第一叶片和第二叶片会产生向压电陶瓷片另一侧的弯曲，可使本发明往相反的方向运动。

通过控制第一叶片和第二叶片的弯曲摆动方向，可实现本发明的前进后退。当需要调速时，只需要改变信号发生器产生的一定频率的半波正弦交变电压的幅值即可，幅值增大时，第一叶片和第二叶片弯曲摆动的幅度相应增大，本发明的行驶速度便会加快。

本发明的压电驱动的水上机器人，其结构简单，制作成本低、移动灵活的特点，且有快速调速的功能，满足了使用需求，具有较强的推广价值。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。