CN115303459A - 形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，包括胸鳍波动机构、胸鳍折展机构、机身、波浪能转换装置、重心调节装置、蓄电池以及控制模块，其中：所述胸鳍波动机构和胸鳍折展机构组成可折展胸鳍，所述可折展胸鳍通过胸鳍转动轴与机身铰接；可折展胸鳍在展开状态下，捕获波浪能驱动波浪能转换装置发电，并对蓄电池充电；在折叠状态下，胸鳍波动机构产生类正弦推进波；控制模块、波浪能转换装置、重心调节装置均安装在所述机身舱体内；所述控制模块控制所述可折展胸鳍运动。本发明采用形状记忆合金设计了一种新型的柔性驱动机构，减小驱动机构的重量和体积，解决传统方案存在的问题，达到仿生的目的。
Description
技术领域
本发明涉及，具体地，涉及一种形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人。
背景技术
现有水下仿生机器人大多采用电机作为驱动源，存在尺寸重量大、能源消耗大等缺点，难以满足微小型机器人结构尺寸和续航的需求。
专利CN113320665A提出了一种长鳍波动推进水下机器人，采用舵机驱动串联四连杆机构实现鳍面的高频连续波动，具备良好的机动性和抗干扰能力，该机器人采用2200mAh的锂电池供电，仅能支持机器人以0.2m/s航速运动2小时以上。专利CN108528666B公开了一种仿生鳐鱼水下机器人，由主体机架、电池、控制模块、水泵、尾部组件和多对波动杆组成，其中，由电机控制差动波动机构使结构运动，采用电池为机器人的运动提供能量供给，利用搭载储水舱和水泵实现沉浮运动。以上专利公开的水下仿生机器人续航时间短，续航能力受限于机载锂电池的容量，应用于海洋探测任务时需要频繁回收布放。
专利CN113548146A公开了一种基于潮流能的自供能水下机器人，包括第一舱体、第二舱体、叶轮和发电机构，利用叶轮带动发电机发电，该方案能够控制叶轮的伸展和收纳，实现了对潮流能的利用，且不会对AUV的航行造成影响，但存在运动性能差、对环境干扰大的缺点。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人。
根据本发明提供的一种形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，包括胸鳍波动机构、胸鳍折展机构、机身、波浪能转换装置、重心调节装置、蓄电池以及控制模块，其中：
所述胸鳍波动机构和胸鳍折展机构组成可折展胸鳍，所述可折展胸鳍通过胸鳍转动轴与机身铰接；
可折展胸鳍在展开状态下，捕获波浪能驱动波浪能转换装置发电，并对蓄电池充电；在折叠状态下，胸鳍波动机构产生类正弦推进波；
控制模块、波浪能转换装置、重心调节装置均安装在所述机身舱体内；
所述控制模块控制所述可折展胸鳍运动。
优选地，所述胸鳍波动机构包括薄膜、鳍条摆动单元、波动舱体、胸鳍波动舱盖、正电极装配体、负电极装配体、轴系端盖，其中：
波动舱体与胸鳍波动舱盖通过螺栓连接，两者之间安装有密封垫；
鳍条摆动单元设置有多组，多组鳍条摆动单元上包覆有薄膜，多组鳍条能够交替摆动；
正电极装配体、负电极装配体装配在拨动舱体内。
优选地，所述鳍条摆动单元包括碳纤维棒、鳍条连接件、第一单程形状记忆合金丝、第二单程形状记忆合金丝、鳍条摆动轴、套筒、法兰轴承、第一密封圈、第二密封圈，其中：
所述碳纤维棒与所述鳍条连接件粘接连接，所述鳍条连接件与所述鳍条摆动轴通过销轴连接；
所述套筒将所述法兰轴承压紧在所述第一密封圈一侧上，所述第一密封圈另一侧贴紧在所述波动舱体上，所述第二密封圈安装在所述波动舱体的轴孔中；
各组鳍条摆动单元之间通过绝缘垫轴向定位；
第一单程形状记忆合金丝、第二单程形状记忆合金丝一侧缠绕在正电极装配体，以相反方向穿过鳍条摆动轴的小孔，另一侧缠绕在负电极装配体上。
优选地，所述正电极装配体包括第一正电极、第二正电极以及绝缘连接件，其中：
所述第一单程形状记忆合金丝一侧缠绕在第一正电极上，第二单程形状记忆合金丝的一侧缠绕在第二正电极上；
各组正电极之间通过所述绝缘连接件164连接。
优选地，所述负电极装配体包括负电极和绝缘连接件，各组负电极之间通过所述绝缘连接件连接。
优选地，所述胸鳍折展机构包括胸鳍支架、丝杆、光杆、丝杆法兰、第一剪叉式连杆组、第二剪叉式连杆组以及微型减速电机，其中：
丝杠、光杆、微型减速电机均设置在胸鳍支架上；
所述胸鳍折展机构通过剪叉式连杆组连接胸鳍波动机构的波动舱体；
第一剪叉式连杆组的其中一个连杆与设置在丝杆上的丝杆法兰连接；
微型减速电机驱动第一剪叉式连杆组在丝杆的限位下运动；
第二剪叉式连杆组设置在光杆上，第一剪叉式连杆组运动时带动第二剪叉式连杆组在光杆的限位下运动。
优选地，所述第一剪叉式连杆组包括法兰连接件、第一连杆、塞打螺栓、轴承、第二连杆、第一光杆滑块以及第一光杆，其中：
所述法兰连接件与所述丝杆法兰通过螺栓连接；
所述第一连杆一侧与所述胸鳍支架通过塞打螺栓铰接连接，另一侧与所述第一光杆滑块连接；
所述轴承安装在所述第一连杆和所述第二连杆上，并由塞打螺栓连接；
所述第二连杆一侧与所述法兰连接件连接，另一侧与波动舱体通过塞打螺栓铰接连接；
所述第一光杆滑块空套在所述第一光杆上构成圆柱副，并由所述第一连杆限制转动自由度，沿所述第一光杆直线滑动。
优选地，所述波浪能转换装置包括二级齿轮增速机构、发电机、压电振子以及压电拨片轴，其中：
可折展胸鳍通过胸鳍转动轴与机身铰接；
所述胸鳍转动轴一侧与可折展胸鳍的胸鳍支架连接，另一侧与所述二级齿轮增速机构输入齿轮连接；
所述二级齿轮增速机构输出齿轮与所述发电机连接；
所述发电机和所述压电振子直接安装在所述机身舱体下方的支座上。
优选地，所述压电振子包括压电陶瓷、铜片，所述铜片上安装有片所述压电陶瓷，且所述铜片上交替开有剪切槽。
优选地，所述重心调节装置包括步进电机、电机支架、丝杆、蓄电池、丝杆法兰、重物保持架上盖、重物保持架、光轴，其中：
所述步进电机安装在所述电机支架上，所述电机支架安装在所述机身舱体下方的支座上；
所述丝杆一侧与所述步进电机通过螺纹连接，另一侧直接卡在所述机身舱体后方预留的U型槽中；
所述蓄电池作为重心调节装置的重物，由所述重物保持架上盖压紧在所述重物保持架的两个槽中，所述重物保持架与所述丝杆法兰连接；
所述光轴从所述重物保持架下方的两个圆孔中穿过，所述光轴的前后侧卡在所述机身舱体前后方预留的U型槽中。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用形状记忆合金设计了一种新型的柔性驱动机构，减小驱动机构的重量和体积，解决传统方案存在的问题，达到仿生的目的。
2、本发明设计可折展的胸鳍使机器人具备两种工作模态，运动时胸鳍折叠，捕能时胸鳍展开，解决了机器人高效运动和筏式波浪能发电两者对机器人胸鳍尺寸要求相反的矛盾，利用波浪能提高了机器人的续航能力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为自供能水下仿生机器人在捕能状态下的示意图。
图2为自供能水下仿生机器人在运动状态下的示意图。
图3为自供能水下仿生机器人可折展胸鳍的伸展状态示意图。
图4为自供能水下仿生机器人可折展胸鳍的折叠状态示意图。
图5为胸鳍波动机构的轴系局部剖视图。
图6为鳍条摆动单元的形状记忆合金丝绕线示意图。
图7为胸鳍波动机构的电极装配示意图。
图8为自供能水下仿生机器人内部结构示意图。
图9为重心调节机构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图至图9所示，根据本发明提供的一种水下仿生机器人，包括胸鳍波动机构1、胸鳍折展机构2、机身3、波浪能转换装置4、重心调节装置5、控制模块6，所述机身3包括机身顶盖31、密封垫32和机身舱体33。
所述胸鳍波动机构1、所述胸鳍折展机构2组成机器人的可折展胸鳍，可折展胸鳍通过胸鳍转动轴28与机身3铰接，水下机器人的可折展胸鳍具备折叠和展开两种状态：在展开状态下，机器人利用可折展胸鳍捕获波浪能驱动波浪能转换装置4发电，并对蓄电池54充电；在折叠状态下，胸鳍波动机构1产生类正弦推进波，实现基本运动。
所述控制模块6安装在水下机器人机身舱体33的前部，所述波浪能转换装置4、所述重心调节装置5安装在所述机身舱体33的中后部，所述重心调节装置5位于所述波浪能转换装置4的上方。
所述胸鳍波动机构1包括薄膜11、鳍条摆动单元12、波动舱体13、密封垫14、胸鳍波动舱盖15、正电极装配体16、负电极装配体17、轴系端盖18、绝缘垫19，波动舱体13与胸鳍波动舱盖15通过螺栓连接，两者之间安装有密封垫14，以实现密封防水。
胸鳍波动机构共包括5组鳍条摆动单元12，5组鳍条摆动单元上包覆有薄膜11，以模拟鳐科生物胸鳍的柔性波动特征，通过各组鳍条交替摆动产生类正弦推进波，实现机器人的基本运动。
所述鳍条摆动单元12包括碳纤维棒121、鳍条连接件122、第一单程形状记忆合金丝123、第二单程形状记忆合金丝124、销轴125、鳍条摆动轴126、套筒127、法兰轴承128、第一密封圈129、第二密封圈1210。
所述碳纤维棒121与所述鳍条连接件122粘接连接，所述鳍条连接件122与所述鳍条摆动轴126通过所述销轴125连接。
所述鳍条摆动单元12的轴系轴向定位方式：所述套筒127将所述法兰轴承128压紧在所述第一密封圈129一侧上，所述密封圈139另一侧贴紧在所述波动舱体13上，所述第二密封圈1210安装在所述波动舱体13的轴孔中。各组鳍条摆动单元通过绝缘垫19实现轴向定位。
所述鳍条摆动单元12通过第一密封圈129、第二密封圈1210实现轴系防水密封。
所述正电极装配体16包括正电极端盖161、第一正电极162、第二正电极163、绝缘连接件164，各组正电极之间通过所述绝缘连接件164连接。
所述负电极装配体17包括负电极端盖171、负电极172、绝缘连接件173，各组负电极之间通过所述绝缘连接件173连接。
所述第一单程形状记忆合金丝123一侧缠绕在所述第一正电极162上，从右向左穿过所述鳍条摆动轴126上的小孔，另一侧缠绕在所述负电极172上。所述第二单程形状记忆合金丝124一侧缠绕在所述第二正电极163上，从左向右穿过所述鳍条摆动轴126上的另一个小孔，另一侧缠绕在所述负电极172上。值得注意的是，两根单程形状记忆合金丝穿过所述鳍条摆动轴126的方向应相反，以保证交替通电时形状记忆合金丝对鳍条摆动轴的反复牵拉效果。
所述鳍条摆动单元12的工作原理：当第一单程形状记忆合金丝123通电时，第一单程形状记忆合金丝123收缩并拉动鳍条摆动轴126逆时针旋转，碳纤维棒121向上摆动，鳍条摆动轴126逆时针旋转将同时牵拉第二单程形状记忆合金丝124，使其产生拉伸变形，第一单程形状记忆合金丝123断电后，鳍条摆动轴126在第二单程形状记忆合金丝124内部拉应力的作用下顺时针旋转，碳纤维棒121恢复至原位置；当第二单程形状记忆合金丝124通电时，第二单程形状记忆合金丝124收缩并拉动鳍条摆动轴126顺时针旋转，碳纤维棒121向下摆动，鳍条摆动轴126顺时针旋转将牵拉第一单程形状记忆合金丝123，使其产生拉伸变形，第二单程形状记忆合金丝124断电后，鳍条摆动轴126在第一单程形状记忆合金内部拉应力的作用下逆时针旋转，碳纤维棒121恢复至原位置。第一单程形状记忆合金丝123和第二单程形状记忆合金丝124交替通电，鳍条摆动单元12将产生往复摆动。
所述鳍条摆动单元12与目前主流的电机驱动的刚性方案相比，尺寸小、重量轻、结构简单紧凑，且具备一定的柔性，更贴近生物利用肌肉驱动的运动方式，有利于机器人实现仿生化、轻量化。
所述胸鳍波动机构1的工作原理：通过控制5组鳍条摆动单元12中单程形状记忆合金丝的通电时间和通电电压，调节不同鳍条摆动单元的摆动幅值、响应速度和摆动相位差，使胸鳍波动机构产生类正弦的推进波，实现水下机器人的基本运动。
所述胸鳍折展机构2包括胸鳍支架21、丝杆22、光杆23、丝杆法兰24、第一剪叉式连杆组25、第二剪叉式连杆组26、微型减速电机27、胸鳍转动轴28、电机舱盖29。所述胸鳍折展机构通过剪叉式连杆组连接胸鳍波动机构的波动舱体。
进一步具体地，所述第一剪叉式连杆组包括法兰连接件251、第一连杆252、塞打螺栓253、轴承254、第二连杆255、第一光杆滑块256、第一光杆257、塞打螺栓258、塞打螺栓259。
所述法兰连接件251与所述丝杆法兰24通过螺栓连接，将所述丝杆22的旋转运动转换为第一剪叉式连杆机构25原动件的直线运动。
所述第一连杆252一侧与所述胸鳍支架21通过塞打螺栓259铰接连接，另一侧与所述第一光杆滑块256连接。
所述轴承254安装在所述第一连杆252和所述第二连杆255上，并由塞打螺栓253连接。
所述第二连杆255一侧与所述法兰连接件251连接，另一侧与波动舱体13通过塞打螺栓258铰接连接。
所述第一光杆滑块256空套在所述第一光杆257上构成圆柱副，并由所述第一连杆252限制转动自由度，只能沿所述第一光杆257直线滑动。
所述第二剪叉式连杆组26包括光杆滑块261、第三连杆262、塞打螺栓263、轴承264、第四连杆265、第二光杆滑块266、第二光杆267、塞打螺栓268、塞打螺栓269。
所述光杆滑块261空套在所述光杆23上构成圆柱副，并由所述第四连杆265限制转动自由度，只能沿所述光杆23直线滑动。
所述第三连杆262一侧与所述胸鳍支架21通过塞打螺栓269铰接连接，另一侧与所述第二光杆滑块266连接。
所述轴承264安装在所述第三连杆262和所述第四连杆265上，并由塞打螺栓263连接。
所述第四连杆265一侧与所述光杆滑块261连接，另一侧与波动舱体13通过塞打螺栓268铰接连接。
所述第二光杆滑块266空套在所述第二光杆267上构成圆柱副，并由所述第三连杆262限制转动自由度，只能沿所述第二光杆267直线滑动。
所述胸鳍折展机构2外侧包覆有硅胶薄膜，用以增加水下机器人胸鳍展开捕能时的受力面积，提高能量利用率。
所述胸鳍折展机构2的工作原理：所述胸鳍折展机构2由上下两层剪叉式连杆机构组成，所述第一剪叉式连杆组25为主动连杆组，所述第二剪叉式连杆组26为从动连杆组，当所述微型减速电机27驱动所述丝杆22连续转动时，所述丝杆法兰24带动所述第一剪叉式连杆组25折展，所述波动舱体13的运动将带动从动连杆组折展。
所述机身3包括机身顶盖31、密封垫32、机身舱体33。
所述机身舱体33安装有波浪能转换装置4、重心调节装置5、控制模块6。
所述波浪能转换装置4包括二级齿轮增速机构41、发电机42、压电振子43、压电拨片轴44。
进一步具体地，机器人两侧的可折展胸鳍通过所述胸鳍支架21上安装的胸鳍转动轴28与所述机身舱体33铰接连接，所述胸鳍转动轴28一侧与所述胸鳍支架21连接，另一侧与所述二级齿轮增速机构41输入齿轮连接，所述二级齿轮增速机构41输出齿轮与所述发电机42连接。
所述发电机42和所述压电振子43直接安装在所述机身舱体33下方的支座上。
所述压电振子43包括压电陶瓷431、铜片432，所述铜片432上安装有3片所述压电陶瓷431，且所述铜片432上交替开有剪切槽，有利于增大所述压电振子43在所述压电拨片轴44激励下的弯曲变形。
所述波浪能转换装置4的工作原理：在波浪的作用下，机器人两侧的胸鳍展开并相对机身3产生摆动，胸鳍的摆动经两级齿轮增速机构41转换为发电机42的转动，实现发电机发电。与此同时，所述压电拨片轴44是二级齿轮增速机构41的中间轴，故胸鳍的往复摆动也会使得压电拨片轴44往复转动，值得注意的是，压电拨片轴44上的卡槽在安装时需卡住压电振子43的悬臂端，因而压电拨片轴44在往复转动的过程中将强迫压电振子43产生往复弯曲，从而利用压电陶瓷发电，提高对波浪能的利用效率。
所述重心调节装置5包括步进电机51、电机支架52、丝杆53、蓄电池54、丝杆法兰55、重物保持架上盖56、重物保持架57、光轴58。
所述步进电机51安装在所述电机支架52上，所述电机支架52安装在所述机身舱体33下方的支座上。
所述丝杆53一侧与所述步进电机51通过螺纹连接，另一侧直接卡在所述机身舱体33后方预留的U型槽中。
所述蓄电池54既是储能供能模块，又是所述重心调节装置5的重物，由所述重物保持架上盖56压紧在所述重物保持架57的两个槽中，所述重物保持架57与所述丝杆法兰55连接。
所述光轴58从所述重物保持架57下方的两个圆孔中穿过，所述光轴58的前后侧卡在所述机身舱体33前后方预留的U型槽中，用于限制重物的摆动，保持重物在直线移动过程中的稳定性，保证调整重心时机器人机身姿态平稳。
所述重心调节装置5的工作原理：当所述步进电机51连续转动时，所述丝杆法兰55带动重物沿水下机器人机身中心线方向运动，从而改变机器人重心的轴向位置，改变机器人运动时的俯仰姿态，配合机器人的运动，实现上浮和下潜。
水下机器人的工作方法如下：当水下机器人位于水面下时，机器人处于运动模式，可折展胸鳍折叠，单侧胸鳍折叠尺寸为180mm，控制模块向第一正电极和所述第二正电极交替供电，通过单程形状记忆合金丝交替收缩拉动胸鳍摆动轴往复转动，5组鳍条摆动单元交替摆动，使机器人两侧胸鳍产生柔性波动，实现运动。运动时，水下机器人的胸鳍折叠有利于降低机器人航行阻力，减少能量消耗。
当机器人需要上浮时，重心调节装置控制重物向机器人机身后方移动，机器人的重心后移，头部姿态上仰，胸鳍波动机构持续波动，机器人向水面运动。
当机器人位于水面时，机器人处于捕能模式，控制模块控制微型减速电机转动，驱动可折展胸鳍展开，单侧胸鳍伸展尺寸可达320mm，伸展率为178％，胸鳍在波浪激励下相对机身产生往复转动，并通过所述波浪能转换机构带动发电机和压电振子发电。发电时，水下机器人的胸鳍展开，可以增大胸鳍在波浪激励下的受力面积，提高波浪能发电功率。
当机器人需要下潜时，控制模块控制微型减速电机转动，驱动可折展胸鳍折叠，重心调节装置控制重物向机器人机身前方移动，机器人的重心前移，头部姿态下俯，胸鳍波动机构持续波动，机器人向水下运动。
本发明采用形状记忆合金设计机器人的鳍条摆动单元，优选地，使用两根单程形状记忆合金丝设计柔性驱动器，通过合理设计正负电极与鳍条摆动轴的相对位置，可以驱动机器人的鳍条往复摆动。多组形状记忆合金丝同时驱动一个鳍条摆动单元，简单高效地提高了驱动力、加快了运动响应，并有效减小了机器人驱动机构的重量和体积，解决了传统的刚性驱动方案因尺寸重量较大无法满足微小型水下机器人结构限制、进而难以满足微小型机器人驱动需求的问题，且波动胸鳍具备一定的柔性，更加贴近生物利用肌肉驱动的运动方式。
本发明通过采用可折展的胸鳍，在运动状态下胸鳍折叠，有效减小了机器人的航行阻力，在捕能状态下胸鳍展开，增大机器人在捕能时的受力面积，有效提高了机器人利用筏式波浪能转换原理实现自供能的能量利用效率，增强了机器人在水下工作时的续航能力。可折展的胸鳍将机器人高效波动推进与筏式波浪能发电有机结合了起来。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，包括胸鳍波动机构、胸鳍折展机构、机身、波浪能转换装置、重心调节装置、蓄电池以及控制模块，其中：
所述胸鳍波动机构和胸鳍折展机构组成可折展胸鳍，所述可折展胸鳍通过胸鳍转动轴与机身铰接；
可折展胸鳍在展开状态下，捕获波浪能驱动波浪能转换装置发电，并对蓄电池充电；在折叠状态下，胸鳍波动机构产生类正弦推进波；
控制模块、波浪能转换装置、重心调节装置均安装在所述机身舱体内；
所述控制模块控制所述可折展胸鳍运动。
2.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述胸鳍波动机构包括薄膜、鳍条摆动单元、波动舱体、胸鳍波动舱盖、正电极装配体、负电极装配体、轴系端盖，其中：
波动舱体与胸鳍波动舱盖通过螺栓连接，两者之间安装有密封垫；
鳍条摆动单元设置有多组，多组鳍条摆动单元上包覆有薄膜，多组鳍条能够交替摆动；
正电极装配体、负电极装配体装配在拨动舱体内。
3.根据权利要求2所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述鳍条摆动单元包括碳纤维棒、鳍条连接件、第一单程形状记忆合金丝、第二单程形状记忆合金丝、鳍条摆动轴、套筒、法兰轴承、第一密封圈、第二密封圈，其中：
所述碳纤维棒与所述鳍条连接件粘接连接，所述鳍条连接件与所述鳍条摆动轴通过销轴连接；
所述套筒将所述法兰轴承压紧在所述第一密封圈一侧上，所述第一密封圈另一侧贴紧在所述波动舱体上，所述第二密封圈安装在所述波动舱体的轴孔中；
各组鳍条摆动单元之间通过绝缘垫轴向定位；
第一单程形状记忆合金丝、第二单程形状记忆合金丝一侧缠绕在正电极装配体，以相反方向穿过鳍条摆动轴的小孔，另一侧缠绕在负电极装配体上。
4.根据权利要求3所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述正电极装配体包括第一正电极、第二正电极以及绝缘连接件，其中：
所述第一单程形状记忆合金丝一侧缠绕在第一正电极上，第二单程形状记忆合金丝的一侧缠绕在第二正电极上；
各组正电极之间通过所述绝缘连接件164连接。
5.根据权利要求3所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述负电极装配体包括负电极和绝缘连接件，各组负电极之间通过所述绝缘连接件连接。
6.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述胸鳍折展机构包括胸鳍支架、丝杆、光杆、丝杆法兰、第一剪叉式连杆组、第二剪叉式连杆组以及微型减速电机，其中：
丝杠、光杆、微型减速电机均设置在胸鳍支架上；
所述胸鳍折展机构通过剪叉式连杆组连接胸鳍波动机构的波动舱体；
第一剪叉式连杆组的其中一个连杆与设置在丝杆上的丝杆法兰连接；
微型减速电机驱动第一剪叉式连杆组在丝杆的限位下运动；
第二剪叉式连杆组设置在光杆上，第一剪叉式连杆组运动时带动第二剪叉式连杆组在光杆的限位下运动。
7.根据权利要求6所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述第一剪叉式连杆组包括法兰连接件、第一连杆、塞打螺栓、轴承、第二连杆、第一光杆滑块以及第一光杆，其中：
所述法兰连接件与所述丝杆法兰通过螺栓连接；
所述第一连杆一侧与所述胸鳍支架通过塞打螺栓铰接连接，另一侧与所述第一光杆滑块连接；
所述轴承安装在所述第一连杆和所述第二连杆上，并由塞打螺栓连接；
所述第二连杆一侧与所述法兰连接件连接，另一侧与波动舱体通过塞打螺栓铰接连接；
所述第一光杆滑块空套在所述第一光杆上构成圆柱副，并由所述第一连杆限制转动自由度，沿所述第一光杆直线滑动。
8.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述波浪能转换装置包括二级齿轮增速机构、发电机、压电振子以及压电拨片轴，其中：
可折展胸鳍通过胸鳍转动轴与机身铰接；
所述胸鳍转动轴一侧与可折展胸鳍的胸鳍支架连接，另一侧与所述二级齿轮增速机构输入齿轮连接；
所述二级齿轮增速机构输出齿轮与所述发电机连接；
所述发电机和所述压电振子直接安装在所述机身舱体下方的支座上。
9.根据权利要求8所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述压电振子包括压电陶瓷、铜片，所述铜片上安装有片所述压电陶瓷，且所述铜片上交替开有剪切槽。
10.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动的自供能水下仿生机器人，其特征在于，所述重心调节装置包括步进电机、电机支架、丝杆、蓄电池、丝杆法兰、重物保持架上盖、重物保持架、光轴，其中：
所述步进电机安装在所述电机支架上，所述电机支架安装在所述机身舱体下方的支座上；
所述丝杆一侧与所述步进电机通过螺纹连接，另一侧直接卡在所述机身舱体后方预留的U型槽中；
所述蓄电池作为重心调节装置的重物，由所述重物保持架上盖压紧在所述重物保持架的两个槽中，所述重物保持架与所述丝杆法兰连接；
所述光轴从所述重物保持架下方的两个圆孔中穿过，所述光轴的前后侧卡在所述机身舱体前后方预留的U型槽中。
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- 2022-09-07 CN CN202211099125.5A patent/CN115303459A/zh active Pending
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