CN207550465U - 一种可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器。所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器包括：外壳体，其内部中空，外壳体一端设置有对鳍组件，另一端设置有腕鳍组件，外壳体上设置有充气孔、注水孔以及推进出水孔；鱼鳍控制系统，其设置在外壳体内部，所述鱼鳍控制系统分别与所述对鳍组件以及腕鳍组件连接；气源，其与鱼鳍控制系统连接；推进系统，其设置在外壳体内部并与气源连接，具有排水管道以及速度调节阀。本申请利用高压气体喷水推进的方案使机器人能从水下高速出水从而过渡到空中飞行状态，对鳍组件和腕鳍组件能根据流体环境和运动状态实现折叠和展开，实现极高的推进效率。

Description

一种可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器

技术领域

本实用新型涉及两栖跨介质航行器技术领域，特别是涉及一种可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器。

背景技术

传统的可实现软体变结构的航行器为了能够同时实现水下航行和空中飞行，通常采用的是刚性的变结构设计，在空中飞行时机翼展开，产生足够升力进行飞行，水-空过渡以及水下航行时，机翼收缩或者折叠，减小阻力以实现高效航行。这种变结构设计通常是由连杆等体积较大，结构复杂的机械装置实现，结构复杂，体积重量大。

传统的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器通常由螺旋桨提供水下和空中航行的动力，这种推进方式体积大，效率低，而且螺旋桨的功率密度较难实现飞行器从水体介质到空气介质的过渡。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供一种可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器能够自水中飞出并飞行或在水下航行，所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器包括：外壳体，所述外壳体内部中空，所述外壳体一端设置有对鳍组件，另一端设置有腕鳍组件，所述外壳体上设置有充气孔、注水孔以及推进出水孔；鱼鳍控制系统，所述鱼鳍控制系统设置在所述外壳体内部，所述鱼鳍控制系统分别与所述对鳍组件以及腕鳍组件连接；气源，所述气源与所述鱼鳍控制系统连接；推进系统，所述推进系统设置在所述外壳体内部并与所述气源连接，所述推进系统具有排水管道以及设置在所述排水管道上的速度调节阀；其中，所述气源用于分别为所述鱼鳍控制系统与所述推进系统提供气体，从而控制所述鱼鳍控制系统和/或所述推进系统工作；所述鱼鳍控制系统用于所述对鳍组件以及所述腕鳍组件动作；所述推进系统用于控制所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器运动以及调节所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的动力。

优选地，所述外壳体包括相互以可拆卸方式连接的第一壳体以及第二壳体，所述第二壳体上设置有所述充气孔、注水孔以及推进出水孔；

所述外壳体进一步包括密封槽，所述密封槽分布在所述第一壳体与所述第二壳体的接触面上；

所述对鳍组件与所述腕鳍组件设置在所述第一壳体或所述第二壳体上。

优选地，所述鱼鳍控制系统包括：

第一两位三通电磁阀，所述第一两位三通电磁阀分别与所述气源及所述对鳍组件连接；

第二两位三通电磁阀，所述第二两位三通电磁阀分别于所述气源及所述腕鳍组件连接。

优选地，所述对鳍组件包括第一柔性对鳍以及第二柔性对鳍，所述第一柔性对鳍内设置有环形气腔，所述第二柔性对鳍内设置有环形气腔；所述第一柔性对鳍内的环形气腔以及所述第二柔性对鳍内的环形气腔分别与所述第一两位三通电磁阀连通；

所述腕鳍组件包括第一柔性腕鳍以及第二柔性腕鳍，所述第一柔性腕鳍内设置有环形气腔，所述第二柔性腕鳍内设置有环形气腔；所述第一柔性腕鳍内的环形气腔以及所述第二柔性腕鳍内的环形气腔分别与所述第二两位三通电磁阀连通。

优选地，所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器进一步包括充气管路以及设置在所述充气管路内的充气阀，所述充气管路一端与所述气源连接，另一端设置在所述充气孔处。

优选地，所述推进系统进一步包括：

储水内腔，所述储水内腔内设置有能够在所述储水内腔内移动的气液阻隔膜，所述气液阻隔膜将所述储水内腔分隔成气体腔以及液体腔；所述储水内腔具有输入口以及输出口，所述输入口位于所述气体腔，所述输出口位于所述液体腔；所述输出口与所述排水管道连通，所述输入口与所述气源连通；

二位二通电磁阀，所述二位二通电磁阀连通所述气源以及所述储水内腔的输入口。

优选地，所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器进一步包括注水系统，所述注水系统与所述储水内腔连接，所述注水系统用于为所述储水内腔提供液体。

优选地，所述注水系统包括：

供水离心泵，所述供水离心泵的输出端通过管道与所述储水内腔连通；

单向阀，所述单向阀设置在所述供水离心泵与所述储水内腔连通的管道上。

优选地，所述注水系统进一步包括第二两位两通电磁阀，所述第二两位两通电磁阀连通所述储水内腔的气体腔。

优选地，所述推进系统进一步包括流量计，所述流量计设置在所述排水管道上。

本申请的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器利用高压气体喷水推进的方案使机器人可以从水下高速出水在空中飞行，具有极高的推进效率。且使用软体机器人技术制造的对鳍组件以及腕鳍组件能够减少水下航行阻力，为空中飞行提供升力。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施例的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的结构示意图。

图2是图1所示的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的内部结构示意图。

图3是图1所示的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的另一结构示意图。

附图标记

1	外壳体	41	第一两位三通电磁阀
				2	对鳍组件	42	第二两位三通电磁阀
3	腕鳍组件	7	充气阀
				4	鱼鳍控制系统	62	储水内腔
5	气源	63	气液阻隔膜
				6	推进系统	621	气体腔
61	速度调节阀	622	液体腔
				11	第一壳体	64	二位二通电磁阀
12	第二壳体	8	注水系统
				13	密封槽	82	单向阀
81	供水离心泵	83	第二两位两通电磁阀

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。

图1是根据本实用新型一实施例的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的结构示意图。图2是图1所示的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的内部结构示意图。图3是图1所示的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的另一结构示意图。

如图1至图3所示的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器能够飞行或在水下航行，该可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器包括外壳体1、鱼鳍控制系统4、气源5以及推进系统6。

参见图1，在本实施例中，外壳体1内部中空，外壳体1一端设置有对鳍组件2，另一端设置有腕鳍组件3，外壳体1上设置有充气孔、注水孔以及推进出水孔。在本实施例中，对鳍组件2以及腕鳍组件3均为软体材料制成，受到鱼鳍控制系统的控制能够变形。例如，本实施例中，对鳍组件2以及腕鳍组件3采用硅胶制成。可以理解的是，还可以采用其他软体材料制成。例如，软体塑料材料制成。

参见图2，在本实施例中，鱼鳍控制系统4设置在外壳体1内部，鱼鳍控制系统4分别与对鳍组件2以及腕鳍组件3连接。

参见图2及图3，在本实施例中，气源5与鱼鳍控制系统4连接。

参见图3，在本实施例中，推进系统6设置在外壳体1内部并与气源5 连接，推进系统6具有排水管道以及设置在排水管道上的速度调节阀61。

在本实施例中，气源用于分别为鱼鳍控制系统与推进系统提供气体，从而控制鱼鳍控制系统和/或推进系统工作。可以理解的是，在本实施例中，能够根据需要而单独控制鱼鳍控制系统以及推进系统工作，也可以同时控制鱼鳍控制系统和推进系统工作。

在本实施例中，鱼鳍控制系统用于对鳍组件以及腕鳍组件动作。

在本实施例中，推进系统用于控制可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器运动以及调节可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的动力。

本申请的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器利用高压气体喷水推进的方案使机器人可以从水下高速出水在空中飞行，具有极高的推进效率。且使用软体机器人技术制造的对鳍组件以及腕鳍组件能够减少水下航行阻力，为空中飞行提供升力。

参见图1，在本实施例中，外壳体包括相互以可拆卸方式连接的第一壳体 11以及第二壳体12，第二壳体12上设置有充气孔、注水孔以及推进出水孔。

参见图2，在本实施例中，外壳体1进一步包括密封槽13，密封槽13分布在第一壳体11与第二壳体12的接触面上。采用这种方式，可以防止外部液体或者气体进入外壳体1内部。

在本实施例中，对鳍组件2与腕鳍组件3设置在第一壳体11上。可以理解的是，对鳍组件余腕鳍组件还可以设置在第二壳体12上。

参见图3，在本实施例中，鱼鳍控制系统4包括第一两位三通电磁阀41 以及第二两位三通电磁阀42，第一两位三通电磁阀41分别与气源5及对鳍组件2连接；第二两位三通电磁阀42分别与气源5及腕鳍组件3连接。通过第一两位三通电磁阀的控制可以控制气源为所述对鳍组件提供气体，通过第二两位三通电磁阀的控制可以控制气源为腕鳍组件提供气体。

可以理解的是，本申请中气源的气体为高压气体，其压力为5bar至10bar。

参见图2，在本实施例中，对鳍组件2包括第一柔性对鳍以及第二柔性对鳍，第一柔性对鳍内设置有环形气腔，第二柔性对鳍内设置有环形气腔；第一柔性对鳍内的环形气腔以及第二柔性对鳍内的环形气腔分别与第一两位三通电磁阀连通；腕鳍组件3包括第一柔性腕鳍以及第二柔性腕鳍，第一柔性腕鳍内设置有环形气腔，第二柔性腕鳍内设置有环形气腔；第一柔性腕鳍内的环形气腔以及第二柔性腕鳍内的环形气腔分别与第二两位三通电磁阀连通。

参见图3，在本实施例中，可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器进一步包括充气管路以及设置在充气管路内的充气阀7，充气管路一端与气源5连接，另一端设置在充气孔处。

采用这种结构，能够在气源内气体缺少的情况下无需拆解该可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器即可在外部对气源进行充气。

参见图2及图3，在本实施例中，推进系统进一步包括储水内腔62以及二位二通电磁阀64，其中，储水内腔62内设置有能够在储水内腔62内移动的气液阻隔膜63，气液阻隔膜63将储水内腔分隔成气体腔621以及液体腔622；储水内腔62具有输入口以及输出口，输入口位于所述气体腔621，输出口位于液体腔622；输出口与排水管道连通，输入口与气源连通；二位二通电磁阀 64连通气源5以及储水内腔62的输入口。

参见图3，在本实施例中，可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器进一步包括注水系统8，注水系统8与储水内腔连接，注水系统8用于为储水内腔62提供液体。设置有注水系统能够保证本申请的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器在水下实现连续补水，从而保证可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器在水下的持续飞行能力。

参见图3，在本实施例中，注水系统包括供水离心泵81、单向阀82以及第二两位两通电磁阀83，供水离心泵81的输出端通过管道与储水内腔62连通；单向阀82设置在供水离心泵81与储水内腔62连通的管道上。

第二两位两通电磁阀83连通储水内腔的气体腔621。

在一个备选实施例中，推进系统进一步包括流量计，流量计设置在排水管道上。通过流量计可以实时测量可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的排水量，从而可以反馈给可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的控制端，从而实现远程负反馈控制。

下面以举例的方式对本申请进行进一步阐述。可以理解的是，该举例并不构成对本申请的任何限制。

参见图1至图3，在水下时，本申请的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的气源内存储有高压气体，储水内腔内充满水，气液阻隔膜63 位于储水内腔的左侧(图2所示左侧)，即气体腔的容积远小于液体腔。

在需要飞行时，控制二位二通电磁阀64，从而使气源内的高压气体进入所述气体腔，使储水内腔压力升高，直至使储水内腔内的压力与气源的压力相同或者基本相同，此时，将速度调节阀61全部打开，在高压气体的作用下，气液阻隔膜高速推动液体腔，压缩液体腔，从而使液体腔内的液体排出，从而形成高压推力，通过该高压推力将本申请的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器推出水面并飞行。

在需要在水下运动时，控制二位二通电磁阀64，从而使气源内的高压气体进入所述气体腔，根据需要控制速度调节阀61的开度，在高压气体的作用下，气液阻隔膜高速推动液体腔，压缩液体腔，从而使液体腔内的液体排出，从而形成推力，通过该推力使本申请的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器在水下运动，并通过调节速度调节阀61的开度控制速度。

参见图1及图2，在本实施例中，对鳍组件以及腕鳍组件的作用为：通过气源对对鳍组件和/或腕鳍组件进行充气，从而使对鳍组件和/或腕鳍组件弯曲。

在飞行或在水下运动时，可以根据流体情况以及自身需要而控制对鳍组件和/或腕鳍组件弯曲或者伸展，从而能够进一步控制飞行或水下运动的情况。

有利的是，在飞行状态下，对鳍组件和/或腕鳍组件处于伸展状态。在水下时，对鳍组件和/或腕鳍组件处于弯曲状态，可以减少阻力。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器能够自水中起飞并可实现空中飞行或水下航行，其特征在于，所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器包括：

外壳体(1)，所述外壳体(1)内部中空，所述外壳体(1)一端设置有对鳍组件(2)，另一端设置有腕鳍组件(3)，所述外壳体(1)上设置有充气孔、注水孔以及推进出水孔；

鱼鳍控制系统(4)，所述鱼鳍控制系统(4)设置在所述外壳体(1)内部，所述鱼鳍控制系统(4)分别与所述对鳍组件(2)以及腕鳍组件(3)连接；

气源(5)，所述气源(5)与所述鱼鳍控制系统(4)连接；

推进系统(6)，所述推进系统(6)设置在所述外壳体(1)内部并与所述气源(5)连接，所述推进系统(6)具有排水管道以及设置在所述排水管道上的速度调节阀(61)；其中，

所述气源用于分别为所述鱼鳍控制系统与所述推进系统提供气体，从而控制所述鱼鳍控制系统和/或所述推进系统工作；

所述鱼鳍控制系统用于所述对鳍组件以及所述腕鳍组件动作；

所述推进系统用于控制所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器运动以及调节所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器的动力。

2.如权利要求1所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述外壳体包括相互以可拆卸方式连接的第一壳体(11)以及第二壳体(12)，所述第二壳体(12)上设置有所述充气孔、注水孔以及推进出水孔；

所述外壳体(1)进一步包括密封槽(13)，所述密封槽(13)分布在所述第一壳体(11)与所述第二壳体(12)的接触面上；

所述对鳍组件(2)与所述腕鳍组件(3)设置在所述第一壳体(11)或所述第二壳体(12)上。

3.如权利要求2所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述鱼鳍控制系统(4)包括：

第一两位三通电磁阀(41)，所述第一两位三通电磁阀(41)分别与所述气源(5)及所述对鳍组件(2)连接；

第二两位三通电磁阀(42)，所述第二两位三通电磁阀(42)分别与所述气源(5)及所述腕鳍组件(3)连接。

4.如权利要求3所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述对鳍组件(2)包括第一柔性对鳍以及第二柔性对鳍，所述第一柔性对鳍内设置有环形气腔，所述第二柔性对鳍内设置有环形气腔；所述第一柔性对鳍内的环形气腔以及所述第二柔性对鳍内的环形气腔分别与所述第一两位三通电磁阀连通；

所述腕鳍组件(3)包括第一柔性腕鳍以及第二柔性腕鳍，所述第一柔性腕鳍内设置有环形气腔，所述第二柔性腕鳍内设置有环形气腔；所述第一柔性腕鳍内的环形气腔以及所述第二柔性腕鳍内的环形气腔分别与所述第二两位三通电磁阀连通。

5.如权利要求1所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器进一步包括充气管路以及设置在所述充气管路内的充气阀(7)，所述充气管路一端与所述气源(5)连接，另一端设置在所述充气孔处。

6.如权利要求1所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述推进系统进一步包括：

储水内腔(62)，所述储水内腔(62)内设置有能够在所述储水内腔(62)内移动的气液阻隔膜(63)，所述气液阻隔膜(63)将所述储水内腔分隔成气体腔(621)以及液体腔(622)；所述储水内腔(62)具有输入口以及输出口，所述输入口位于所述气体腔(621)，所述输出口位于所述液体腔(622)；所述输出口与所述排水管道连通，所述输入口与所述气源连通；

二位二通电磁阀(64)，所述二位二通电磁阀(64)连通所述气源(5)以及所述储水内腔(62)的输入口。

7.如权利要求6所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器进一步包括注水系统(8)，所述注水系统(8)与所述储水内腔连接，所述注水系统(8)用于为所述储水内腔(62)提供液体。

8.如权利要求7所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述注水系统包括：

供水离心泵(81)，所述供水离心泵(81)的输出端通过管道与所述储水内腔(62)连通；

单向阀(82)，所述单向阀(82)设置在所述供水离心泵(81)与所述储水内腔(62)连通的管道上。

9.如权利要求8所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述注水系统进一步包括第二两位两通电磁阀(83)，所述第二两位两通电磁阀(83)连通所述储水内腔的气体腔(621)。

10.如权利要求6所述的可实现软体变结构的仿生飞行乌贼跨海空航行器，其特征在于，所述推进系统进一步包括流量计，所述流量计设置在所述排水管道上。