[发明专利]一种化学放能反应驱动的全软体水下机器人及其实验平台

说明书

本发明属于水下软体机器人技术领域，具体涉及一种化学放能反应驱动的全软体水下机器人及其实验平台，其特征在于：所述水下机器人本体包含依次连接的变刚度头部、变刚度身体和弧形尾部，所述变刚度头部上设置有气管接口，所述的变刚度身体上设置有柔性翼，所述弧形尾部上设置有喷射孔和传动孔；所述本体内部包括依次连接的反应仓、柔性驱动膜和储水喷射仓，所述柔性驱动膜上设置柔性关节，所述柔性关节上设置柔性骨骼与柔性翼连接。与现有技术相比：化学放能反应响应速度极快、输出力大和恢复迅速，借助化学放能反应作为软体水下机器人的驱动方法，结合特定软体材料机器人结构，可使水下装备的瞬变速避障、瞬变速打击和快速起动等行业难题。

技术领域

本发明属于水下软体机器人技术领域，具体涉及一种化学放能反应驱动的全软体水下机器人及其实验平台。

背景技术

应用全软体材料制造的软体机器人，在软体机器人行业有重要的意义。全软体机器人的优点在于其质量轻、自由度高和反侦察性强，但全软体机器人因其材料形变的强非线性和驱动方法的缺少，具有较大的设计和制造难度。世界上首个全软体机器人由美国哈佛大学于2016年提出，为软体机器人领域提供了重要的研究分支，但世界上现有的全软体机器人均存在响应速度慢、输出力小和运动幅度小等问题。

化学放能反应作为软体机器人驱动方法于2014年由美国哈佛大学提出，化学放能反应的优点在于其响应速度极快、输出力大和恢复迅速，但因其爆炸过程过于快速，导致该驱动方法与软体材料进行耦合时产生了极大的难度。同时，借助化学放能反应作为软体水下机器人的驱动方法，可攻克软体机器人作为水下装备的瞬变速避障、瞬变速打击和快速起动等行业难题。

水母因其脉冲喷射和游动耦合、瞬变速与高灵活性的运动特点，成为各材料在水下仿生机器人上的重要应用目标。目前已研究出的水下软体机器人中，有由电机、内燃机等为原动机的刚体机器人和由软体材料为原动机的软体机器人，仿生相似度均十分低下，部分或完全无法达到预期的仿生设计目标：刚体水下机器人存在噪声大、重量大和耗能高等问题，应用化学放能反应可以最大程度上实现水母机器人的仿生工作，化学放能反应驱动的研究是柔性材料大变形、流体力学、爆炸力学等多个学科的交叉，现建出化学放能反应驱动实验室，建立化学放能反应驱动平台兼备热力学、动力学观测装置与高效计算服务器，且三者可精准配合完成实验。

与现有技术相比：化学放能反应的优点在于其响应速度极快、输出力大和恢复迅速，借助化学放能反应作为软体水下机器人的驱动方法，可攻克软体机器人作为水下装备的瞬变速避障、瞬变速打击和快速起动等行业难题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种化学放能反应驱动的全软体水下机器人及其实验平台的技术方案。

所述的一种化学放能反应驱动的全软体水下机器人，包括本体，其特征在于：所述本体包含依次连接的变刚度头部、变刚度身体和弧形尾部，所述变刚度头部上设置有气管接口，所述的变刚度身体上设置有柔性翼，所述弧形尾部上设置有喷射孔和传动孔；

所述本体内部包括依次连接的反应仓、柔性驱动膜和储水喷射仓，所述柔性驱动膜上设置柔性关节，所述柔性关节上设置柔性骨骼与柔性翼连接。

进一步的，所述喷射孔为两端直径大中间直径小的孔。

进一步的，所述全软体水下机器人各结构均由软体材料构成。

进一步的，一种化学放能反应驱动的全软体水下机器人实验平台，其特征在于：所述实验平台上设有化学能反应驱动装置，所述化学能反应驱动装置包括：燃料气瓶、助燃气瓶、流量阀、单向阀、汇流阻火器、流体-脉冲复合管和脉冲激励装置，所述燃料气瓶和助燃气瓶上均设置有调压阀并均通过气管与流量阀连接，所述流量阀设置有两路出口，两路出口管路上均设有单向阀，所述单向阀出口管路与脉冲激励装置汇流于汇流阻火器，所述汇流阻火器通过流体-脉冲复合管与放置在充满液体的水槽中的全软体水下机器人连接。