CN203305220U - 仿水母机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种仿水母机器人，包括半球形柔性外壳、支撑于该半球形柔性外壳内侧的若干弹性拉杆、两组形状记忆合金丝、顶盘、中央杆、底盘、尾鳍；尾鳍包括底盘、弹簧、尾鳍环及与尾鳍环固结的鳍片，所述一组形状记忆合金丝的一端连接弹性拉杆的连接部，而另一端连接所述底盘，另一组形状记忆合金丝的一端连接底盘，另一端连接所述尾鳍环。该仿水母机器人的动力通过控制形状记忆合金丝的收缩或拉伸来使半球形柔性外壳收缩或张开，产生水母仿生效果而进行运动，并通过形状记忆合金丝带动尾鳍偏转实现转向。该仿水母机器人结构简单且易于控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器领域人，特别是一种仿生机器人。
背景技术
随着海洋保护与水下侦查的需要，水下机器人越来越受到人们的重视，这些机器人将在水中侦查，监视舰船和潜水艇，探测化学溢出物，以及监测鱼类迁徙情况等方面大显身手。水母是一种理想的无脊椎动物，依靠肌肉纤维控制内腔的收缩和扩张来喷出和吸入水流，由此产生推力使水母沿身体轴向方向运动。目前在国内外已经作为仿生对象受到较高的重视。但是目前的仿水母机器人多为机械结构，结构较复杂，成本高且游动时不易控制。
因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
实用新型内容
针对上述现有技术所存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种结构简单且易于控制的仿水母机器人。
为实现上述目的，本实用新型仿水母机器人可采用如下技术方案：
一种仿水母机器人，包括纵长的主体、安装于主体前端的头部及安装于主体尾端的尾鳍；所述头部包括半球形柔性外壳及支撑于该半球形柔性外壳内侧的若干弹性拉杆，所述弹性拉杆包括固结于顶盘的支点、抵近支点的连接部，自支点向外延伸的拉杆主杆及连接外壳内表面处的弹性支点；尾鳍包括与主体连接的顶部凸出部分、尾鳍环及相互交叉的鳍片，尾鳍环固结于尾鳍片上并通过形状记忆合金丝与底盘相连；所述主体包括若干形状记忆合金丝，该形状记忆合金丝的一端连接弹性拉杆的连接部，而另一端连接所述底盘。
本实用新型仿水母机器人与现有技术相比：该仿水母机器人的动力以及转向通过控制形状记忆合金丝的收缩或拉伸来实现，结构简单且易于控制。
附图说明
图1为本实用新型仿水母机器人的整体结构示意图。
图2为本实用新型仿水母机器人中央杆、形状记忆合金丝及弹性拉杆的配合示意图。
图3为本实用新型仿水母机器人的局部放大图，并展示了鳍片、形状记忆合金丝及尾鳍环的配合。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
请结合图1至图3所示，本实用新型公开一种仿水母机器人，包括纵长的主体1、主体1前端的头部及安装于主体1尾端的尾鳍。所述头部包括半球形柔性外壳2及支撑于该半球形柔性外壳2内侧的若干弹性拉杆3。半球形柔性外壳2形成撑开的伞状。所述弹性拉杆3包括固结于顶盘的支点30、抵近支点的连接部31、自连接部向外的延伸部分32、抵近半球形柔性外壳2的回弹支点33及自支点33向外延伸的拉杆与外壳连接部分34。尾鳍包括底盘13、弹簧12、鳍板顶部凸出部分14、尾鳍环4与连接尾鳍环4并相互交叉的鳍片5及用于驱动尾鳍的若干形状记忆合金丝7，该形状记忆合金丝7的一端连接底盘13，而另一端连接所述尾鳍环4。所述主体1包括若干形状记忆合金丝6，该形状记忆合金丝6的一端连接弹性拉杆的连接部33，而另一端连接所述尾鳍环4。由于采用形状记忆合金丝6及7，在本实施方式中可以设置当对形状记忆合金丝6通电加热时可以使其收缩，从而向内拉动弹性拉杆3，并由于弹性拉杆3绕支点30向内旋转一定的角度，从而产生杠杆作用使拉杆主杆32向内收缩带动半球形柔性外壳2向内收缩而将半球形柔性外壳2内的水向外压出，压出的水产生的反作用力使该仿水母机器人在水中向前运动。而当对形状记忆合金丝6断电冷却后，形状记忆合金丝6恢复原始长度，在弹性拉杆3的弹性作用下带动半球形柔性外壳2回弹，半球形柔性外壳2重新吸入水，为下一次收缩做准备。这样循环压水及吸水，使仿水母机器人持续前进。而当需要仿水母机器人转向时，经过计算后，通过控制用于驱动尾鳍的四根形状记忆合金丝7相邻两根的收缩长度，使与若干形状记忆合金丝7连接的尾鳍偏转，即可控制仿水母机器人在水中运动时转向。
进一步地，为了更好的控制仿水母机器人的运动及转向，所述主体1包括弹性拉杆3、连接拉杆3的顶盘、纵长的中央杆11及底盘13。所述尾鳍结构弹簧14套于中央杆11末端及尾鳍顶部凸出部分12，一端抵靠底盘13下表面而另一端抵靠尾鳍片5顶端。弹簧14在尾鳍被形状记忆合金丝6拉动偏转时，弹簧14抵靠尾鳍片5起到固定的作用，能够更精确地保证弹簧的变形及控制尾鳍的偏转。更进一步地，所述鳍板5为四片交叉组成截面为“十”字的结构，所述形状记忆合金丝7为四组，每组形状记忆合金丝7连接于尾鳍环4位于两相邻鳍片5中间的位置，通过拉动相邻两组形状记忆合金丝7从而可使鳍片5向该两组形状记忆合金丝7一侧偏转，从而使仿水母机器人向该侧转向。在本实施方式中，所述弹性拉杆3及形状记忆合金丝6均为八根，驱动尾鳍的形状记忆合金丝为4根，形状记忆合金丝6及7均为两段并排作一根。所述形状记忆合金丝6及7涂覆有绝缘漆以防止短路隐患。
对仿水母机器人的速度控制方法为：通过改变形状记忆合金丝6及7的PWM通电电流占空比和通电电流大小实现；分为快速前进，慢速前进，保持静止几个类别，可实现无极调速。
对仿水母机器人的反馈调节方法为：通过测量形状记忆合金丝6上的电阻值来获取形状记忆合金丝6所处的状态，根据测得形状记忆合金丝6电阻测量反馈电压值，经一定的计算可得出应输出的PWM信号占空比和通断转换时机，一来可以实现加热与冷却的反馈控制，控制电流的通断时间，防止形状记忆合金丝6过热。二来可以实现形状记忆合金丝6的加热速度控制，控制形状记忆合金丝6以一定的加热速度加热到相变温度实现收缩做功。
本实用新型仿水母机器人的动力通过控制形状记忆合金丝6的收缩或拉伸来实现，转向则通过控制形状记忆合金丝7的收缩或拉伸来实现。结构简单且易于控制。不仅具备了噪声低、运动灵活等特性，而且具有驱动力大，拥有反馈调节机制，稳定性好，制造成本低，易于维护的优点。
Claims (6)
1.一种仿水母机器人，其特征在于：包括纵长的主体、安装于主体前端的头部及安装于主体尾端的尾鳍；所述头部包括半球形柔性外壳及支撑于该半球形柔性外壳内侧的若干弹性拉杆，所述弹性拉杆包括固结于顶盘的支点、抵近支点的连接部，自支点向外延伸的拉杆主杆及连接外壳内表面处的弹性支点；尾鳍包括与主体连接的尾鳍环及相互交叉的鳍板；所述主体包括两组形状记忆合金丝所述一组形状记忆合金丝的一端连接弹性拉杆的连接部，另一端连接所述底盘，另一组形状记忆合金丝的一端连接底盘，另一端连接所述尾鳍环。
2.一种如权利要求1所述的仿水母机器人，其特征在于：所述半球形柔性外壳形成撑开的伞状。
3.一种如权利要求1或2所述的仿水母机器人，其特征在于：所述主体还包括纵长的中央杆、由中央杆连接的顶盘与底盘，所述尾鳍部分包括穿过底盘伸出的中央杆，外套弹簧，弹簧的一端套入中央杆并抵靠底盘，而另一端固连于尾鳍顶部突出部分。
4.一种如权利要求1所述的仿水母机器人，其特征在于：所述尾鳍为四片交叉组成截面为“十”字的结构，所述形状记忆合金丝为四组，每组形状记忆合金丝连接于尾鳍环位于两相邻鳍板中间的位置。
5.一种如权利要求4所述的仿水母机器人，其特征在于：所述拉杆为一体化结构，每根拉杆各结构由同一根钢丝制成，以设计形状及钢丝弹性实现杆件铰接-弹簧复合结构的功能；拉杆及形状记忆合金丝均为八根。
6.一种如权利要求5所述的仿水母机器人，其特征在于：所述形状记忆合金丝表面涂覆有绝缘漆。
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