[发明专利]一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人

说明书

本发明属于软体机器人领域，具体涉及一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，包括鱼头模块、鱼身模块及鱼尾模块，鱼头模块包括鱼头壳体，鱼头壳体内设置刚性放能反应仓、可燃剂存储单元、助燃剂存储单元及放能反应激励装置，刚性放能反应仓内滑动配合刚性推板，鱼身模块包括柔性鱼骨、约束组件及柔性鱼皮，鱼尾模块包括鱼尾固定块。本发明通过瞬变速现象与板材料后屈曲现象的共同作用，可实现软体机器人的快速驱动，具体指水下仿生鱼类软体机器人的高速运动，具有重量轻、高灵活性以及快速响应等优点。

技术领域

本发明属于软体机器人领域，具体涉及一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人。

背景技术

传统刚性机器人具有体积大、重量高、噪声大以及环境适应能力差等缺点，对此，软体机器人作为改善上述缺点的新型智能机器人逐渐发展起来。软体机器人具体是指部分或全部由柔性材料制造而成的具有可控行动的智能执行设备。软体机器人具有灵活的运动潜力和更接近生物动作的仿生潜力，目前软体机器人主要由形状记忆材料、介电高弹体材料、压电陶瓷材料、相应水凝胶材料以及结合特殊驱动方法的普通柔性材料构成，可分别温度、电流、压力和磁场等物理信息进行控制与响应。现有软体机器人的缺点在于无法产生快速与较大驱动力，因此，发明人团队对此提出了使用化学放能反应驱动方式，该驱动方式可在极短时间内产生高于其他软体机器人驱动方式至少10倍的驱动力，并定义该现象为瞬变速驱动方法。同时，发明人团队结合板材料的后屈曲现象进行研究，提出一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人的技术方案。

所述的一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，其特征在于包括

鱼头模块，所述鱼头模块包括鱼头壳体，鱼头壳体内设置刚性放能反应仓、用以向刚性放能反应仓内注入可燃气体的可燃剂存储单元、用以向刚性放能反应仓注入助燃剂的助燃剂存储单元及用以激发刚性放能反应仓内进行化学放能反应的放能反应激励装置，刚性放能反应仓内滑动配合刚性推板；

鱼身模块，所述鱼身模块包括与刚性推板配合连接的柔性鱼骨、设置于柔性鱼骨两侧的约束组件及包覆于柔性鱼骨和约束组件外的柔性鱼皮，约束组件的前端与鱼头壳体相连，所述柔性鱼骨可在刚性推板快速推动时发生后屈曲现象；

鱼尾模块，所述鱼尾模块包括用以与柔性鱼骨和约束组件后端相连的鱼尾固定块。

所述的一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，其特征在于所述约束组件包括若干依次铰接的传动件。

所述的一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，其特征在于所述传动件包括形变辅助块、设置于形变辅助块一端的铰轴及设置于形变辅助块另一端的铰套，相邻传动件之间通过对应铰套与铰轴的转动配合实现铰接。

所述的一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，其特征在于所述柔性鱼皮可通过形变辅助块随柔性鱼骨同时发生后屈曲现象，而后可因弹性恢复形变至初始状态。

所述的一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，其特征在于所述鱼尾固定块与刚性推板组成后屈曲反应模组，鱼尾固定块与鱼头壳体的边壁为后屈曲现象的发生提供固定约束。

所述的一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，其特征在于所述鱼头壳体内还设置头部控制仓，所述可燃剂存储单元、助燃剂存储单元及放能反应激励装置均设置于头部控制仓内。

所述的一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，其特征在于所述鱼头壳体上设置仿生鱼鳔和仿生鱼鳃，两者通过吸水或排水控制机器人浮力。

所述的一种基于化学放能反应驱动的仿带鱼高速软体机器人，其特征在于所述鱼头壳体上设置用于探测的光学成像模块。