[发明专利]一种准柔性仿乌贼脉冲喷射推进器

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿乌贼脉冲喷射推进器。

背景技术

现在多数小型水下机器人利用电动机驱动的螺旋桨实现推进。螺旋桨推进有螺旋桨体积较小、安装方便等优点，但是也存在着噪音大，空泡，容易伤害水下生物、破坏水下环境，易被海草等缠住等缺点。因此，在需要安静、隐蔽性和环保的使用场合，如科学观察、军事侦查、深海探测等场合，螺旋桨推进是不合适的。

研究人员对海洋生物的推进方式进行了研究，以寻找可行的替代推进方式。水中生物推进方式可分为三种：波动推进(如鱼)、脉冲喷射推进(如乌贼)和鞭毛/纤毛推进(如草履虫)。前两种推进方式具有适应性强，推进速度快等优点，因此是仿生推进模拟的重点。仿生波动推进的代表是机器鱼，如美国麻省理工大学研制的电机驱动的RoboTuna(参见文献：Triantafyllou M S，Triantafyllou G S.An Efficient Swimming Machine.Scientific American，1995，272(3)：64-70)和RoboPike，哈尔滨工业大学开发的形状记忆合金(Shapememory alloy，简称SMA)丝驱动的柔性无声推进微型机器鱼(参见文献：杭观荣，王振龙，李健，et al..基于柔性鳍单元的尾鳍推进微型机器鱼设计研究Development of a Caudal-Fin Propelled Micro Robot Fish Based on FlexibleFins.机器人Robot，2008，30(2)：171-175)和日本名古屋大学福田敏男教授等开发的压电陶瓷驱动的微型水下机器人(参见文献：Fukuda T，Kawamoto A，Arai F，et al..Steering Mechanism of Underwater Micro MobileRobot.IEEE International Conference on Robotics and Automation，Nagoya，Japan，1995：363-368)等。

相对于波动推进而言，仿生喷射推进研究得较少，然而与波动推进相比，脉冲喷射推进具有推力大、瞬时加速性能好等优点，是非常具有应用前景的仿生推进方式。美国科罗拉多大学采用乌贼脉冲喷射原理，开发了用于小型水下机器人低速运动的脉冲喷射推进器(参见文献：Mohseni K.Pulsatile vortexgenerators for low-speed maneuvering of small underwater vehicles.OceanEngineering，2006，33：2209-2223)。这种推进器采用螺线管驱动器驱动一个膜片，膜片来回振动，从而不断吸水喷水，实现脉冲喷射。这种推进器优点是结构简单，安装方便，但是它的推力较小，只能用于低速推进。