一种水中机器人的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及仿生机器人技术领域，具体设及一种水中机器人。
【背景技术】
[0002] 随着仿生学、机器人学、流体力学、电磁学、新型材料科学、自动控制理论等学科的 不断进步，W及海洋经济的发展和军事需求的增加，科研工作者把目光投向了长期生活在 水下的各种生物运动机理的研究上。与此同时，经过几亿年的进化W后，鱼类具备了非常出 色的水下游动能力，不仅可W长时间巡游保持低能耗、高效率，而且表现出良好的机动性。
[0003] 目前广泛应用的水下航行器基本都是采用螺旋奖推进，由于在螺旋奖尾部的水流 分离、縱满多、气泡大等原因造成明显的能量损失，其推进效率只能达到40% ;而鱼类推进 效率可W达到80%W上。
[0004] 随着近年来仿生生物学的应用，鱼类水下游动的高机动性，高效率，W及对环境扰 动小等优点在水下航行器备受推崇，且在民用、军事领域有着十分广阔的应用前景。 阳〇化]目前常规类型的仿生机器鱼大多采用刚性结构，包含齿轮、链条等刚性传动构件， 其动力机构大部分采用电机。
[0006] 如公开号为1939805A的中国专利申请公开了一种仿生机器鱼，该仿生机器鱼包 括鱼壳体、胸罐、尾部、探测部分、控制部分和浮力调节装置，鱼壳体与胸罐和尾部通过传动 装置连接，其中，胸罐装在与鱼壳体两侧，与胸罐之间动W齿轮作为传动机构，在步进电机 的驱动下实现转动和拍动，尾部装在鱼壳体形成鱼的尾罐，尾部与鱼壳体之间通过传动杆 连接，在直线电机的驱动下实现上下拍动。
[0007] 该仿生机器鱼通过传动结构进行动力传导，因此传动效率低，且采用电机驱动噪 声大隐蔽性很差。不仅如此，由于为硬质（刚性）结构，受到外界冲击时易产生错位，损坏 等缺点，整体抗压和冲击能力差，不能压缩变形，对环境使能能力很差。 【实用新型内容】
[000引针对现有的机器鱼整体抗压和冲击能力差，不能压缩变形，对环境使能能力很差 的缺点，本实用新型提供了一种水中机器人。
[0009] 一种水中机器人，包括躯干，躯干安装有推进罐W及摆动舱，所述躯干的材质为可 形变材料，所述躯干上贴覆有使躯干发生形变的驱动薄膜。
[0010] 本实用新型的躯干可W为硅胶、聚二甲基硅氧烷等材料制备。
[0011] 驱动薄膜是利用智能软材料的本征应变产生驱动力，智能软材料是指在外加激励 (不包含力场），例如电场、磁场、热场、光场、电磁场、热磁场的作用下，产生的自由形变相 对显著并且肉眼可见的特殊材料，其为一种柔性材料，力学特性偏软，刚度和模量很小，其 自由形变可恢复；本征应变是指材料在外加激励，例如电场、磁场、热场、光场、电磁场、热磁 场的作用下产生的形变，运种形变不需要依赖外界的力载荷，也即运种形变是材料本身产 生的，例如热胀冷缩现象，运种形变产生的驱动力能使柔性智能机器鱼器的柔性框架产生 周期性的形变，从而获得流体周期性的驱动力。
[0012] 作为优选，本实用新型中所设及的本征应变为电场作用，即驱动薄膜在驱动电压 的作用下使躯干发生形变。在使用时，需要外加驱动电压。
[0013] 驱动薄膜在驱动电压的作用下发生形变（收缩和舒张）进而产生驱动力，由于躯 干的材质为可变形材料，因此，随着驱动薄膜的形变躯干也会随之形变，进而带动安装在躯 干上的推进罐动作。
[0014]推进罐有两片，对称分布在躯干两侧。每片推进罐包括：
[0015] 支撑骨架，一端固定在躯干上部，另一端向外延伸；
[0016]随动膜，顶沿连接在支撑骨架上，底部逐渐朝躯干下部收犹。
[0017] 支撑骨架相对于随动膜的较硬，因此，当推进罐动作时，支撑架通在驱动薄膜的伸 缩形变作用下上、下扑动，此时，由于流体作用力，相对较软的随动膜的形状会发生变形而 产生水平的作用力，W推进机器人前进。
[0018] 作为优选，本实用新型中支撑骨架材质的刚度至少为随动膜材质刚度的1000倍。
[0019] 为提高驱动薄膜的驱动力，所述躯干带有缕空区域，所述驱动薄膜細设在该缕空 区域。
[0020] 所述驱动薄膜包括至少一层上、下表面均覆有电极层的介电弹性体薄膜。
[0021] 介电弹性体薄膜越厚，形变量越大，产生的驱动力也越大，但是由于受到介电弹性 体薄膜在高压作用下才能发生形变，且对厚度过大时，即使施加大的驱动电压也只能发生 较小的形变。因此，为克服单层介电弹性体薄膜的驱动能力有限的问题，通过叠加多层W提 高驱动薄膜的整体驱动力。
[0022] 在实际应用时，驱动薄膜中介电弹性体薄膜的厚度可根据机器人的尺寸调整，通 常尺寸越大，需要的驱动力也越大，所需要的介电弹性体薄膜的层数也越多。
[0023]所述驱动薄膜中每层介电弹性体薄膜均处于等双轴预拉伸状态，预拉伸前的厚度 为1mm。预拉伸的拉伸比为3X3,可根据实际应用情况调整。
[0024]作为优选，相邻两层介电弹性体薄膜中，上层介电弹性体薄膜下表面的电极层与 下层介电弹性体薄膜下表面的电极层共用。
[00巧]本实用新型的驱动薄膜在实际使用时，针对任意一层介电弹性体薄膜，在其上、下 表面的电极层上施加驱动电压（本实施例为驱动电压大小为6kV~9kV)，通过外加驱动电 源提供。
[0026] 当有多层（至少两层）介电弹性体薄膜时，施加驱动电压时，将所有极性相同的电 极层并联后连接至驱动电源的两端。
[0027] 由于采用高压驱动，为避免漏电，所述驱动薄膜上、下表面均设有绝缘保护层。
[0028]本实用新型的摆动舱为固定在躯干的两侧，摆动舱靠近躯干的一端设有线圈，躯 干与摆动舱的连接处的两侧分别设有永磁铁，通过控制线圈的上电流的方向，控制摆动舱 的摆动方向从而实现转弯。
[0029]在实际应用时，还可W在躯干上设置有浮力装置，W调节机器人的浮力大小。
[0030] 本实用新型中所有部件之间的连接均通过诱注或黏贴的方式实现。
[0031] 与现有技术相比，本实用新型的水中机器人具有如下优点：
[0032] (1)不需要传动机构，驱动力的使用效率高； 阳03引 似不需要采用电机驱动，噪声小，隐蔽性强；
[0034] 做为柔性结构，整体抗压和冲击能力强，不能压缩变形，对环境适应能力很强。
【附图说明】
[0035] 图1为本实施例的水中机器人的结构示意图；
[0036] 图2为本实施例的驱动薄膜的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037] 下面将结合符合和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0038] 如图1所示，本实施例的机器人，包括：躯干1，躯干安装有推进罐2W及摆动舱3， 躯干1上贴覆