CN219989489U - 软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器 - Google Patents
软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219989489U CN219989489U CN202321359766.XU CN202321359766U CN219989489U CN 219989489 U CN219989489 U CN 219989489U CN 202321359766 U CN202321359766 U CN 202321359766U CN 219989489 U CN219989489 U CN 219989489U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soft
- unit
- elastic layer
- cavity
- layer
- 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.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 241000251555 Tunicata Species 0.000 title claims description 19
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims abstract description 32
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，包括硅橡胶弹性基体、环形人工肌肉；硅橡胶弹性基体具有前后通透的空腔；环形人工肌肉的中心回转轴线与硅橡胶弹性基体的中心回转轴线重合；环形人工肌肉由多个软体单元串联而成，每个软体单元包括软体单元弹性层、密封接头、软体单元包裹层；密封接头位于软体单元弹性层的两端，用于和相邻的软体单元密封连接；软体单元弹性层的内部设有多条编织纤维和一个软体单元空腔，软体单元空腔用于容纳或排空液压油从而使环形人工肌肉收缩或者恢复，软体单元空腔的两端设有液压油流道。本实用新型柔顺性强、仿生合理：成本低：环境适应性强，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本实用新型属于水下软体机器人领域，具体地说是一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器。
背景技术
水下机器人在大洋海底资源、环境和地形探测中有着广泛的应用，但当前实现工程化应用的水下机器人普遍采用螺旋桨推进，噪声大、扰动大、加减速慢、功耗大等问题制约了其在海底崎岖环境探索、海洋生物群落低扰动观测、极地海洋冰层水下环境探测等海洋科学探索任务中的应用。樽海鞘是一种使用喷射推进游动的海洋生物，其喷水机制推进效率高。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，以樽海鞘为仿生对象，可以较好的实现水下柔性吸水和喷水推进。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，包括硅橡胶弹性基体、环形人工肌肉；所述硅橡胶弹性基体具有前后通透的空腔，前端为入水口，后端为出水口；
空腔内固定有多个环形人工肌肉；
所述环形人工肌肉的中心回转轴线与所述硅橡胶弹性基体的中心回转轴线重合；
所述的环形人工肌肉由多个软体单元串联而成，每个软体单元包括软体单元弹性层、密封接头、软体单元包裹层；密封接头位于软体单元弹性层的两端，用于和相邻的软体单元密封连接；软体单元弹性层的内部设有多条编织纤维和一个软体单元空腔，软体单元空腔用于容纳或排空液压油从而使环形人工肌肉收缩或者恢复，软体单元空腔的两端设有液压油流道便于和水下软体机器人的液压动力源相连；软体单元包裹层用于包裹软体单元弹性层、密封接头。
所述硅橡胶弹性基体为圆柱形，所述软体单元弹性层截面为矩形，所述软体单元包裹层的截面为矩形。
所述硅橡胶弹性基体的数量为1，所述软体单元弹性层的数量为32。
所述硅橡胶弹性基体和所述环形人工肌肉之间由室温固化硫化硅橡胶粘接；所述软体单元包裹层和所述软体单元弹性层之间由室温固化硫化硅橡胶粘接，所述密封接头和所述软体单元弹性层相连，所述编织纤维内嵌在所述软体单元弹性层中。
本实用新型的优点和积极效果为：
1.柔顺性强：本实用新型使用硅橡胶作为主体材料，通过液压驱动发生弹性形变，以此完成吸水和喷水推进，推进时柔顺性强。
2.仿生合理：本实用新型设计的软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，以樽海鞘作为仿生对象，模仿其身体两端开口，一端为入水口，一端为出水口，柔性执行器前后依次分布有环形人工肌肉，实现仿生喷水推进。
3.成本低：本实用新型设计的软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，主体材料可采用硅橡胶，材料成本较低。
4.深海环境适应性强：本实用新型设计的软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，可全部裸露在海水中，且采用液压驱动，后续可采用压力补偿技术平衡内外压力，在深海中应用。
5.海洋机器人仿生喷水推进技术在海底崎岖的地形以及狭缝等对灵活性要求高的环境中的海洋科学探索任务中具有应用价值，其柔顺性、机动性和推进效率等相比螺旋桨推进具有优势。
附图说明
图1为本实用新型液压驱动的仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器的结构示意图。
图2为本实用新型软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器的正视图。
图3为本实用新型软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器的左视图。
其中：1为硅橡胶弹性基体、2为软体单元弹性层、3为密封接头、4为编织纤维、5为软体单元包裹层、6为环形人工肌肉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述。
如图1、图2和图3所示，一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，包括硅橡胶弹性基体1、环形人工肌肉6；所述硅橡胶弹性基体1具有前后通透的空腔，前端为入水口，后端为出水口；空腔内固定有多个环形人工肌肉6。
所述环形人工肌肉6的中心回转轴线与所述硅橡胶弹性基体1的中心回转轴线重合。
所述的环形人工肌肉6由多个软体单元串联而成，每个软体单元包括软体单元弹性层2、密封接头3、软体单元包裹层5；密封接头3位于软体单元弹性层2的两端，用于和相邻的软体单元密封连接；软体单元弹性层2的内部设有多条编织纤维4和一个软体单元空腔，软体单元空腔用于容纳或排空液压油从而使环形人工肌肉6收缩或者恢复，软体单元空腔的两端设有液压油流道便于和水下软体机器人的液压动力源相连；软体单元包裹层5用于包裹软体单元弹性层2、密封接头3。
所述硅橡胶弹性基体1为圆柱形，所述软体单元弹性层2截面为矩形，所述软体单元包裹层5的截面为矩形。
所述硅橡胶弹性基体1的数量为1，所述软体单元弹性层2的数量为32。
所述硅橡胶弹性基体1和所述环形人工肌肉6之间由室温固化硫化硅橡胶粘接；所述软体单元包裹层5和所述软体单元弹性层2之间由室温固化硫化硅橡胶粘接，所述密封接头3和所述软体单元弹性层2相连，所述编织纤维4内嵌在所述软体单元弹性层2中。
本实用新型的工作原理为：
所述的一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，通入压力流体时，所述软体单元弹性层2受到所述编织纤维4的限制，所述软体单元弹性层2和软体单元包裹层5径向发生膨胀变形，所述软体单元弹性层2和软体单元包裹层5轴向发生收缩变形，所述环形人工肌肉6径向发生收缩变形，所述硅橡胶弹性基体1径向发生收缩变形；通入压力流体时，所述环形人工肌肉6从前往后依次进行径向收缩变形，所述硅橡胶弹性基体1从前往后依次进行径向收缩变形，所述硅橡胶弹性基体1的内部空腔的体积从前往后逐渐变小，将内部空腔中的水从所述硅橡胶弹性基体1的后端挤压喷出。
所述软体单元弹性层2的压力流体泄压后，所述环形人工肌肉6从前往后依次恢复径向形变，所述硅橡胶弹性基体1从前往后依次恢复径向形变，所述硅橡胶弹性基体1的内部空腔的体积从前往后逐渐变大，将外界水从所述硅橡胶弹性基体1的前端吸入内部空腔。
如图1所示，当通入压力流体后，4个环形人工肌肉6从前往后依次进行径向收缩变形，硅橡胶弹性基体1从前往后依次进行径向收缩变形，内部空腔的体积从前往后逐渐变小，将内部空腔中的水从出水口挤压喷出。
如图1所示，软体单元弹性层2的压力流体泄压后，4个环形人工肌肉6从前往后依次恢复径向形变，所述硅橡胶弹性基体1从前往后依次恢复径向形变，所述内部空腔的体积从前往后逐渐变大，将外界水从入水口吸入内部空腔。
本实施例中，环形人工肌肉3的中心回转轴线与硅橡胶弹性基体2的中心回转轴线重合。
本实用新型的应用实例为：
在进行喷水推进时，高压流体进入软体单元弹性层2，软体单元弹性层2和软体单元包裹层5受到编织纤维10的限制，软体单元弹性层2和软体单元包裹层5径向发生膨胀变形，轴向发生收缩变形，带动环形人工肌肉6发生径向收缩变形，带动硅橡胶弹性基体发生径向收缩变形，使得内部空腔5体积减小。4个环形人工肌肉6从前往后依次进行径向收缩变形，硅橡胶弹性基体1从前往后依次进行径向收缩变形，将水从出水口挤压喷出，完成喷水推进。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，均属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围由所附权利要求及其任何等同物技术方案给出。
Claims (4)
1.一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，其特征在于：包括硅橡胶弹性基体（1）、环形人工肌肉（6）；
所述硅橡胶弹性基体（1）具有前后通透的空腔，前端为入水口，后端为出水口；
空腔内固定有多个环形人工肌肉（6）；
所述环形人工肌肉（6）的中心回转轴线与所述硅橡胶弹性基体（1）的中心回转轴线重合；
所述的环形人工肌肉（6）由多个软体单元串联而成，每个软体单元包括软体单元弹性层（2）、密封接头（3）、软体单元包裹层（5）；密封接头（3）位于软体单元弹性层（2）的两端，用于和相邻的软体单元密封连接；软体单元弹性层（2）的内部设有多条编织纤维（4）和一个软体单元空腔，软体单元空腔用于容纳或排空液压油从而使环形人工肌肉（6）收缩或者恢复，软体单元空腔的两端设有液压油流道便于和水下软体机器人的液压动力源相连；软体单元包裹层（5）用于包裹软体单元弹性层（2）、密封接头（3）。
2.根据权利要求1所述的一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，其特征在于：所述硅橡胶弹性基体（1）为圆柱形，所述软体单元弹性层（2）截面为矩形，所述软体单元包裹层（5）的截面为矩形。
3.根据权利要求1所述的一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，其特征在于：所述硅橡胶弹性基体（1）的数量为1，所述软体单元弹性层（2）的数量为32。
4.根据权利要求1所述的一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器，其特征在于：所述硅橡胶弹性基体（1）和所述环形人工肌肉（6）之间由室温固化硫化硅橡胶粘接；所述软体单元包裹层（5）和所述软体单元弹性层（2）之间由室温固化硫化硅橡胶粘接，所述密封接头（3）和所述软体单元弹性层（2）相连，所述编织纤维（4）内嵌在所述软体单元弹性层（2）中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321359766.XU CN219989489U (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321359766.XU CN219989489U (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219989489U true CN219989489U (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88604880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321359766.XU Active CN219989489U (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219989489U (zh) |
-
2023
- 2023-05-31 CN CN202321359766.XU patent/CN219989489U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10233910B2 (en) | Flexible thin robotic actuators | |
| CN101890888B (zh) | 一种两栖仿生龟机器人 | |
| CN109533238B (zh) | 一种水下探测球形变形机器人 | |
| CN214267928U (zh) | 一种基于软体驱动器的仿水母水下机器人 | |
| CN108859637B (zh) | 一种球形两栖机器人 | |
| CN103921277A (zh) | 一种吸取式水下机械手及其吸取方法 | |
| CN107498538A (zh) | 一种高适应性的新型自变形模块化软体机器人 | |
| CN219989489U (zh) | 软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器 | |
| CN104443331A (zh) | 内嵌式柔性关节驱动的仿水母水下推进装置 | |
| CN110949644B (zh) | 一种sma丝轴向驱动的水下推进装置 | |
| CN113665773A (zh) | 一种收/扩喷射驱动的微小型水下仿生软体吸附机器人 | |
| CN111113397B (zh) | 水下压力自适应的机电混合驱控软体智能机械臂 | |
| CN116443229A (zh) | 一种软体仿生樽海鞘喷水推进柔性执行器 | |
| CN110525615A (zh) | 一种柔性水下机器人 | |
| 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 | |
| CN208216956U (zh) | 一种仿生柔性臂驱动式潜水器 | |
| CN115571307B (zh) | 一种水下机器人吸附壁面的控制结构及控制方法 | |
| CN108622347A (zh) | 一种仿生柔性臂驱动式潜水器 | |
| CN109436261B (zh) | 一种全方位换向划水驱动式水下机器人 | |
| Bell et al. | A soft, modular, and bi-stable dome actuator for programmable multi-modal locomotion | |
| Giorgio-Serchi et al. | A soft unmanned underwater vehicle with augmented thrust capability | |
| CN111203912B (zh) | 流体与腱绳混合驱动的五自由度柔性臂 | |
| CN210882561U (zh) | 一种壳体及柔性水下机器人 | |
| CN107166042B (zh) | 全海深自平衡式高压密封装置 | |
| CN113334427B (zh) | 一种柔性机器人及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |