有使躯干发生形变的驱动薄膜4。
[0039] 本实施例的躯干1的材质为硅胶，厚度6mm。为提高驱动效率，躯干1带有缕空区 域，驱动薄膜4細设在该缕空区域。
[0040] 推进罐2有两片，对称分布在躯干两侧。每片推进罐包括：
[0041] 支撑骨架21，一端固定在躯干上部，另一端向外延伸；
[0042] 随动膜22,顶沿连接在支撑骨架上，底部逐渐朝躯干下部收犹。
[0043] 本实施例中支撑骨架21的材质为硅胶，随动膜22为相对支撑骨架21较软的橡胶 膜制备而成。本实施例中二者的刚度之比为1000 :1。
[0044] 本实施例中摆动舱3为片状，材质为硅胶，且所在平面相对于躯干1所在平面垂 直。摆动舱3靠近躯干的一端设有线圈31，躯干上与摆动舱的连接处的两侧还对称设有两 个相同的磁铁32。 W45] 此外，为保证摆动舱正常摆动，在摆动舱3与躯干1，W及磁铁32与躯干1的固定 连接点的周边设有加固装置（图中未示出），用于保证在摆动舱摆动时固定连接点的位置 不形变。
[0046] 躯干1的尺寸为90mmX60mmX6mm，摆动舱3的尺寸70mmX15。
[0047] 未作特殊说明，本实施例中的尺寸指物体的长度、宽度和厚度方向上的最大值。
[0048] 本实施例的驱动薄膜包括2层上、下表面均覆有电极层的介电弹性体薄膜。介电 弹性体薄膜的材料为VHB4910,每层介电弹性体薄膜均处于等双轴预拉伸状态，预拉伸比为 3X3,预拉伸前的厚度为1mm。
[0049] 其中，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。具体结构如图2所示，从上之下依次包括第一电极层8、介电弹性体薄膜6、第二电 极层7 (即内部柔性电极7)、介电弹性体薄膜6和第一电极层8。为避免漏电，驱动薄膜的 上、下表面还设有绝缘保护层10。
[0050] 介电弹性体薄膜6将内部柔性电极7夹在中间，将内部柔性电极7封装在驱动薄 膜内部；内部导线9 一端伸入到两片驱动薄膜6之间，与内部柔性电极7接触，另一端引出 与外部电源（即外接高压电源）火线连接，内部导线的材料为锡锥纸；绝缘保护层10厚度 为 0. 25mm，材料为VHB9473。
[0051] 本实施例中第一电极层和第二电极层均采用导电凝胶，由于硅胶、介电弹性体薄 膜、绝缘保护层均为透明材料，因此可W实现整个柔性智能机器人的透明化。
[0052]本实用新型柔性智能机器鱼的驱动力产生原理如下： 阳053]通过外接的高压电源给内部柔性电极和外部柔性电极加上完全相反的电荷，即内 部柔性电极加上正电荷，外部柔性电极加上负电荷，因此S层电极（内部一层，外部两层） 中每相邻两层都产生吸引力，该吸引力对两层驱动薄膜产生一个沿着薄膜平面法向的挤压 作用，使得原本经过预拉伸的介电弹性体薄膜变薄，面-积增大，整体效果是使得驱动薄膜 舒展开来；同时，内部柔性电极的正电荷之间相互排斥，使得内部柔性电极各部分之间产生 排斥力，同理外部柔性电极各部分之间也产生排斥力，由于内部柔性电极、外部柔性电极均 直接贴在介电弹性体薄膜上，因此其效果也使得介电弹性体薄膜舒展。
[0054] 而介电弹性体薄膜由于经过预拉伸，具有回弹力，在固定到躯干上时，在通电之前 会使躯干处于某一屈曲状态，当通电之后，由于驱动薄膜的舒展效果，会使得柔性框架的屈 曲程度变小，甚至变回为平直状态，即该机器鱼舒张，此时断电，则柔性框架又回到原本的 屈曲状态，即该柔性智能机器鱼收缩。因此，当给柔性电极加上循环电压，如方波电压时，该 机器人就会不断地收缩和舒张，从而带动推进罐在水中获得水动力，向前游动。
[0055] 且通过对摆动舱上的线圈（电磁铁线圈）施加不同方向的电流，进而产生不同的 方向的磁场，利用线圈与磁铁之间的磁场吸引力和排斥力的作用实现摆动舱的摆动，控制 机器人转弯。
[0056] 质量经测量只有90g，该智能机器人在游动时产生的噪声非常小，经测量仅有20 分贝左右。通过改变该实施例中外加电压的幅度与频率，可W改变该柔性机器人的游动速 度，表1为游动速度与外接电压的频率和幅值的关系，可见，当驱动薄膜中介电弹性体薄膜 的外加电压9. 5kV，7化时，其游动速度最大，可达到lOcm/s。同时，通过控制电磁铁线圈内 电流的方向，可W控制尾己的摆动，可W实现该柔性智能机器鱼的灵活转弯。 |；0〇57]表 1
[0059]W上所述的【具体实施方式】对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明， 应理解的是W上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本 实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种水中机器人，包括躯干，躯干安装有推进鳍以及摆动舵，其特征在于，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。2. 如权利要求1所述的水中机器人，其特征在于，推进鳍有两片，对称分布在躯干两 侧。3. 如权利要求2所述的水中机器人，其特征在于，每片推进鳍包括： 支撑骨架，一端固定在躯干上部，另一端向外延伸； 随动膜，顶沿连接在支撑骨架上，底部逐渐朝躯干下部收拢。4. 如权利要求1~3中任意一项所述的水中机器人，其特征在于，所述躯干带有镂空区 域，所述驱动薄膜绷设在该镂空区域。5. 如权利要求4所述的水中机器人，其特征在于，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。6. 如权利要求5所述的水中机器人，其特征在于，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。7. 如权利要求5所述的水中机器人，其特征在于，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。8. 如权利要求5或6所述的水中机器人，其特征在于，所述驱动薄膜上、下表面均设有 绝缘保护层。
【专利摘要】本实用新型公开了一种水中机器人，包括躯干，躯干安装有推进鳍以及摆动舵，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。本实用新型的水中机器人结构简单，易于制备，不需要传动机构，驱动力的使用效率高，不需要采用电机驱动，噪声小，隐蔽性强，且为柔性结构，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。
【IPC分类】B63H1/36
【公开号】CN205059975
【申请号】CN201520668328
【发明人】李铁风, 黄志龙, 李国瑞, 李驰, 杨玉亮, 杨栩旭, 梁艺鸣, 刘俊杰, 谢雨涵, 黄晓强, 冒杰, 陈哲
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年8月31日