CN206237333U - 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 - Google Patents
基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206237333U CN206237333U CN201621098508.0U CN201621098508U CN206237333U CN 206237333 U CN206237333 U CN 206237333U CN 201621098508 U CN201621098508 U CN 201621098508U CN 206237333 U CN206237333 U CN 206237333U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bionical
- flexible piezoelectric
- piezoelectric driver
- bionical body
- flexible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn - After Issue
Links
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
本实用新型提出一种基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统，包含入口孔、入口单向阀、仿生躯体、柔性压电纤维复合材料、基板、出口孔、出口单向阀和驱动电缆组；仿生躯体由硅胶制成，其外轮廓在初始状态下近似纺锤形，柔性压电纤维复合材料压电片粘在其下侧对应位置布置的基板上共同组成柔性压电驱动器，仿生柔性躯体的侧壁外表面沿其周围均布粘贴有四个等距间隔排列的柔性压电驱动器，两两相邻的柔性压电驱动器之间的中间部位开有入口孔，共计四个入口孔入口单向阀粘于的侧壁内表面；仿生躯体的尾部粘贴有一个垂直布置的柔性压电驱动器，其两侧对称位置的仿生躯体上各有一个出口孔，出口单向阀粘于仿生躯体底部开孔的外表面。
Description
技术领域
本实用新型属于仿生水下运动领域，具体涉及一种基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统。
背景技术
生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越很多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受(感觉功能)、信息传递(神经功能)、自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。仿生学的任务就是要研究生物系统的优异能力及产生的原理，并把它模式化，然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备。
海洋游动生物的推进模式主要有躯体尾鳍模式、胸鳍模式、射流模式这三种，其中前两种常见于多数鱼类，而射流模式则主要见于章鱼、水母等生物的运动中。在章鱼的尾部长着一个环形孔，海水经过环形孔进入外套膜并有软骨把孔封住。当它要进行快速运动时，外套膜猛烈收缩，软骨松开，水便从前腹部的喷水管急速向后喷射出去，瞬时产生很大的推力，以实现其运动。这种运动方式在水中的噪音很小，同时具有速度快、结构简单、安全可靠等优点。
发明内容
本实用新型提供了一种基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统，以柔性压电纤维复合材料为动力源，其仿照章鱼能够用水填充自己的身体，然后迅速将水压榨出的射流推进的运动模式而设计，具有结构简单，重复性好的特点，为海洋科考等领域提供了一种新的思路。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统，其特征在于：包含入口孔、入口单向阀、仿生躯体、柔性压电纤维复合材料、基板、出口孔、出口单向阀和驱动电缆组；其中仿生躯体为硅胶材料制成，在初始状态下仿生躯体呈近似纺锤形；柔性压电纤维复合材料压电片粘在其下侧对应位置布置的基板上共同组成柔性压电驱动器，该推进系统总计有五个柔性压电驱动器，仿生躯体的侧壁外表面沿其周围均布粘贴有四个等距间隔排列的柔性压电驱动器，两两相邻的压电驱动器之间的仿生躯体的中间部位开有入口孔，共计四个入口孔，入口单向阀粘于仿生躯体的侧壁内表面；仿生躯体的尾部粘贴有一个垂直布置的柔性压电驱动器，其两侧对称位置的仿生躯体上各有一个出口孔，出口单向阀粘于仿生躯体底部开孔的外表面。
根据上述基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统，其仿生躯体的侧壁外表面粘贴的四片柔性压电纤维复合材料压电片彼此间隔90°，其下侧对应位置布置有四片基板，基板彼此也间隔90°，四个压电驱动器与仿生柔性躯体的侧壁面具有一致的弯曲弧度。
工作时，驱动电缆组向仿生躯体侧壁外表面布置的四个柔性压电驱动器提供交流电压，柔性压电纤维复合材料在交变电压的作用下，产生伸长和缩短的往复交替变化，和基板相互配合形成弯矩，柔性压电驱动器产生向内和向外往复的弯曲运动，带动仿生躯体共同运动，从而实现仿生躯体所包裹空间的内收和外扩，通过单向阀的开合，控制水的吸入和喷出，实现与自然界中真实章鱼运动相似的射流推进效果。当仿生章鱼需要在运动中改变方向时，仿生躯体尾部垂直布置的柔性压电驱动器在直流波动电压的作用下发生单侧摆动，使其运动方向发生改变。
附图说明
图1是本实用新型基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统的结构示意图。
图2是本实用新型基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统的剖面结构示意图。
图3是水吸入仿生躯体，仿生躯体体积变大的结构示意图。
图4是水吸入仿生躯体，仿生躯体体积变大的剖面结构示意图。
图5是水排出仿生躯体，仿生躯体体积变小的结构示意图。
图6是水排出仿生躯体，仿生躯体体积变小的剖面结构示意图。
具体实施方式
结合图1和图2说明，本实用新型一种基于压电纤维复合材料的仿生章鱼水下推动装置，包括：入口孔1、入口单向阀2、仿生躯体3、出口孔4、出口单向阀5、仿生躯体3尾部垂直粘贴的柔性压电纤维复合材料601、仿生躯体3尾部垂直粘贴的基板602、仿生躯体3侧壁外部粘贴的柔性压电纤维复合材料701、仿生躯体3侧壁外部粘贴的基板702、和驱动电缆组8，其中:
仿生躯体3为硅胶材料制成，在初始状态下仿生躯体3近似纺锤形；仿生躯体3的侧壁外表面的柔性压电纤维复合材料压电片702粘在其下侧对应位置布置的基板702上共同组成柔性压电驱动器7，仿生躯体3的侧壁外表面沿其周围均布粘贴有四个等距间隔排列的柔性压电驱动器7，两两相邻的柔性压电驱动器7之间的仿生躯体3的中间部位开有入口孔1，共计四个入口孔1，四个入口单向阀2分别粘于仿生躯体3侧壁上四个入口孔1的内表面；仿生躯体3尾部垂直粘贴的基板602和其上粘贴的柔性压电纤维复合材料601共同组成柔性压电驱动器6，仿生躯体3在柔性压电驱动器6两侧对称位置各有一个出口孔4，两个出口单向阀5分别粘于仿生躯体3底部两个出口孔4的外表面。
仿生躯体3侧壁外表面布置的四片柔性压电纤维复合材料压电片701彼此间隔90°，四片基板702在其下方对应位置。基板702和纺锤形仿生躯体3表面具有一致的向外弯曲弧度，基板702下表面和仿生躯体3外表面紧密粘合，柔性压电纤维复合材料压电片701具有和基板702一致的向外弯曲弧度，柔性压电纤维复合材料压电片701和基板702紧密粘合。
当仿生章鱼在水中直线运动时，驱动电缆组8的一个输出端和仿生躯体侧壁布置的四个柔性压电驱动器7的正极相连，另一个输出端和仿生躯体侧壁布置的四个柔性压电驱动器7的负极相连；驱动电缆组8向整个装置提供交变电压作为动力源，在交变电压的作用下，柔性压电纤维复合材料701产生伸长和缩短的往复交替变化，在基板702的配合下形成弯矩，柔性压电驱动器7产生向内和向外往复的弯曲运动。当仿生躯体3侧壁外表面均布粘贴的四片柔性压电纤维复合材料压电片701同时伸长时，由于基板702的限制，使得四个柔性电驱动器7同时由平衡位置产生向外的弯曲变形，带动和基板702粘接的仿生躯体3周围同时向外运动，柔性压电驱动器7向外的弯曲弧度变大，仿生躯体3的径向长度变短而横截面面积变大，仿生躯体3由近似纺锤形变为近似球形，仿生躯体3体积增大，位于仿生躯体3底部的两个出口单向阀5关闭，同时位于仿生躯体3侧壁内表面的四个入口单向阀2均打开，水从外部经四个入口孔1和入口单向阀2流入仿生躯体3内部。
当仿生柔性躯体3侧壁外表面均布粘贴的四片柔性压电纤维复合材料压电片701同时由伸长状态恢复到平衡状态时，由于基板702的限制，柔性压电驱动器7向外弯曲的弧度逐渐缩小直至恢复平衡状态。在此过程中，入口单向阀2关闭，出口单向阀5打开，仿生躯体3内的水由仿生柔性躯体3内部经出口单向阀5和出口孔4喷出，直至仿生躯体3的内外压力平衡，此时，入口单向阀2和出口单向阀5均关闭。
当仿生躯体3侧壁外表面均布粘贴的四片柔性压电纤维复合材料压电片701同时缩短时，由于基板702的限制，使得四个柔性压电驱动器7同时由平衡位置产生向内的弯曲变形，带动和基板702粘接的仿生躯体3周围同时向内运动，仿生躯体3径向长度变长而横截面面积变小，仿生柔性躯体3体积缩小，位于仿生躯体3底部的两个出口单向阀5打开，同时位于仿生躯体3侧壁内表面的四个入口单向阀2均关闭，水继续从仿生躯体3内部经打开的出口单向阀5和出口孔4喷出。
当仿生躯体3侧壁外表面均布粘贴的四片柔性压电纤维复合材料压电片602同时由缩短状态恢复到平衡状态时，由于基板702的限制，四个压电驱动器7向外弯曲的弧度逐渐增大直至恢复平衡状态。在此过程中，四个入口单向阀2打开，出口单向阀5关闭，流体由外部经入口孔1和入口单向阀2流入仿生躯体3内部，直至平衡状态。此时仿生躯体3内外压力平衡，入口单向阀2和出口单向阀5均关闭。如此往复进行，在单向阀的配合下，实现模拟章鱼射流推进的运动。
当仿生章鱼需要在运动中改变方向时，保持其直线运动时驱动电缆组8的连接方式不变，驱动电缆组8另两个输出端的一个和仿生躯体3尾部垂直布置的柔性压电驱动器6的正极相连，另一个和仿生躯体3尾部垂直布置的柔性压电驱动器6的负极相连。仿生躯体3尾部垂直布置的柔性压电驱动器6在直流波动电压的作用下发生单侧摆动，使其运动方向发生改变。
Claims (4)
1.基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统，包含入口孔(1)、入口单向阀(2)、仿生躯体(3)、出口孔(4)、出口单向阀(5)、仿生躯体(3)尾部垂直布置的柔性压电纤维复合材料(601)、仿生躯体(3)尾部垂直布置的基板(602)、仿生躯体(3)侧壁外表面布置的柔性压电纤维复合材料(701)、仿生躯体(3)侧壁外表面布置的基板(702)和驱动电缆组(8)；其特征在于：该推进系统总计有五个柔性压电驱动器，包括四个柔性压电驱动器(7)和一个柔性压电驱动器(6)；所述仿生躯体(3)由硅胶制成，仿生躯体(3)的外轮廓在初始状态下近似纺锤形，仿生躯体(3)侧壁外表面粘贴有四个等距间隔排列的柔性压电驱动器(7)，两两相邻的柔性压电驱动器(7)之间的仿生躯体(3)的中间部位开有入口孔(1)，共计四个入口孔(1)；一个垂直布置的柔性压电驱动器(6)的一端紧密粘贴在仿生躯体(3)的尾部，垂直布置的柔性压电驱动器(6)其两侧对称位置的仿生躯体(3)上各有一个出口孔(4)，出口单向阀(5)粘于仿生躯体(3)底部开孔的外表面。
2.根据权利要求1所述基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统，其特征在于：仿生躯体(3)尾部垂直布置的柔性压电纤维复合材料(601)和粘在其下侧对应位置布置的基板(602)共同组成柔性压电驱动器(6)，柔性压电驱动器(6)一端垂直粘贴于仿生躯体(3)尾部；仿生躯体(3)侧壁外表面布置的柔性压电纤维复合材料(701)粘在其下侧对应位置布置的基板(702)上共同组成柔性压电驱动器(7)，仿生躯体(3)侧壁外表面粘贴的四个柔性压电驱动器(7)彼此间隔90°，且与仿生躯体(3)的侧壁具有一致的弯曲弧度。
3.根据权利要求1所述基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统，其特征在于：当仿生章鱼在水中直线运动时，所述驱动电缆组(8)的一个输出端和仿生躯体(3)侧壁外表面布置的四个柔性压电驱动器(7)的正极相连，另一个输出端和仿生躯体(3)侧壁外表面布置的四个柔性压电驱动器(7)的负极相连；当仿生章鱼需要在运动中改变方向时，在上述连接方式不变的前提下，驱动电缆组(8)另两个输出端中的一个和仿生躯体(3)尾部垂直布置的柔性压电驱动器(6)的正极相连，另一个和仿生躯体(3)尾部垂直布置的柔性压电驱动器(6)的负极相连。
4.根据权利要求1或2或3所述基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统，其特征在于：驱动电缆组(8)向整个装置提供交变电压作为动力源，在交变电压的作用下，柔性压电纤维复合材料(601)、(701)产生伸长和缩短的往复交替变化，在基板(602)、(702)的配合下形成弯矩，柔性压电驱动器(6)、(7)产生向内和向外往复的弯曲运动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621098508.0U CN206237333U (zh) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621098508.0U CN206237333U (zh) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206237333U true CN206237333U (zh) | 2017-06-09 |
Family
ID=58981961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201621098508.0U Withdrawn - After Issue CN206237333U (zh) | 2016-10-05 | 2016-10-05 | 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206237333U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106253743A (zh) * | 2016-10-05 | 2016-12-21 | 吉林大学 | 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 |
| CN109131798A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于电敏感驱动的水凝胶仿生鱼 |
| CN116464685A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种静电液压驱动器及使用该驱动器的深海软体机器鱼 |
-
2016
- 2016-10-05 CN CN201621098508.0U patent/CN206237333U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106253743A (zh) * | 2016-10-05 | 2016-12-21 | 吉林大学 | 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 |
| CN106253743B (zh) * | 2016-10-05 | 2018-04-03 | 吉林大学 | 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 |
| CN109131798A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于电敏感驱动的水凝胶仿生鱼 |
| CN109131798B (zh) * | 2018-09-03 | 2019-07-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于电敏感驱动的水凝胶仿生鱼 |
| CN116464685A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种静电液压驱动器及使用该驱动器的深海软体机器鱼 |
| CN116464685B (zh) * | 2023-04-25 | 2024-04-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种静电液压驱动器及使用该驱动器的深海软体机器鱼 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106253743B (zh) | 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 | |
| CN206237333U (zh) | 基于柔性压电驱动器的仿生章鱼水下推进系统 | |
| CN101486377B (zh) | 一种柔性胸鳍摆动式水下仿生机器人 | |
| CN100519331C (zh) | 智能机器海豚 | |
| CN209956198U (zh) | 一种同步升潜串联舵机仿生机器鱼 | |
| CN100374352C (zh) | 形状记忆合金丝驱动的胸鳍波动推进仿生水下机器人 | |
| CN103332282A (zh) | 一种密闭机械传动式机器水母 | |
| CN105857556B (zh) | 形状记忆合金丝驱动的仿生魟鱼及其工作方法 | |
| CN107390530A (zh) | 一种基于记忆合金弹簧驱动的仿生水母设计与控制方法 | |
| CN214267928U (zh) | 一种基于软体驱动器的仿水母水下机器人 | |
| CN106741774A (zh) | 一种仿生机器鱼 | |
| CN104477358A (zh) | 水母游动式串联仿生水下推进装置 | |
| CN206417164U (zh) | 一种仿生鱼型机器人 | |
| CN201143199Y (zh) | 基于腹足动物运动机理的介入诊疗机器人 | |
| CN108116641A (zh) | 一种气控滑翔式水下机器人 | |
| CN108974167A (zh) | 一种新型螺旋状的仿生记忆合金机器人及制作方法 | |
| CN104085520B (zh) | 轴向并列环形形状记忆合金驱动的机器水母 | |
| CN107839863A (zh) | 一种仿鱼尾的二自由度摆动柔性并联机构 | |
| CN109094762A (zh) | 一种采用欠驱动串联软体气动弯曲模块的仿青蛙游动腿 | |
| CN116605330A (zh) | 一种气动驱动的四足爬行机器人 | |
| CN111688893B (zh) | 一种气动驱动仿魟鱼波动推进软体机器人及其制作方法 | |
| CN104816312B (zh) | 一种多自由度仿生关节 | |
| CN103935494A (zh) | 一种组合结构电致动材料律动式驱动的水下推进器 | |
| CN207240253U (zh) | 一种液压驱动装置 | |
| CN112623169B (zh) | 一种基于环形液动人工肌肉的多关节刚柔耦合仿生鱼 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20170609 Effective date of abandoning: 20180403 |