[发明专利]波浪能续航型蝠鲼式AUV

说明书

本发明公开了一种波浪能续航型蝠鲼式AUV（Autonomous Underwater Vehicle），本构型设计借助水下生物——蝠鲼为仿生原型，通过储水量调节法，在AUV主体操作板中间固定安装一个储水仓和两个直流微型隔膜水泵(KPV14A‑6A)，在水下改变自重从而实现AUV的自重调节，配合胸鳍的波动运动可以实现在水下的沉浮运动。通过采用压电效应的基本原理，将每根鳍条外包裹压电薄膜，当蝠鲼型AUV利用胸鳍扑动运动时，附着在鳍条表面的压电薄膜在主动扑动与流体之间的作用之下，表面产生极化现象，此时可以通过环绕在随之运动的鳍条上的能量传输带，将由极化产生的电电荷传送到电能转化装置从而发电，有效提高了蝠鲼型AUV的水下续航能力。

技术领域

本发明涉及水下仿生机器人技术领域，特别是涉及一种仿蝠鲼外形利用波浪能发电的AUV。

背景技术

海洋这块覆盖着地球表面的四分之三的“蓝色领土”，不但自身蕴藏着比陆地更为丰富的食物能源及矿产资源，而且也为各国的海上运输和军事战略提供了宝贵的通道和战略空间。水下机器人作为高效的水下平台在海洋开发与利用中起到了至关重要的作用。水下推进技术作为水下机器人的关键技术之一，一直以来都是国内外科研机构关注的重点。由于考虑到控制的复杂程度较大，目前绝大部分的水下机器人是螺旋桨驱动的，这使得水下机器人存在尺寸较大、稳定性差、噪声大、效率低等问题，即使在低速条件下，这些问题依然明显。为了更好地解决这些问题，可以运用仿生学原理开发仿生鱼类的水下机器人。因为蝠鲼运动在推进效率、转弯机动性、游动稳定性等方面，体现出胸鳍升力推进模式具有较为明显优势，蝠鲼的运动模式引起了研究人员的注意。

现有的蝠鲼型水下仿生机器人的设计中较少涉及到蝠鲼在上浮下沉和水下悬停的实施方案；在水下续航能力方面也缺少有效的利用新型环保能源与蝠鲼构型设计相结合的实施方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种通过改变自重实现上浮下沉和水中悬停的构型设计，同时自重式可利用波浪能发电的蝠鲼型水下仿生AUV。

本发明所采用的技术方案是：本装置设计将每根鳍条和能量传输带平行放置，左右两端为电能转换装置，当蝠鲼型AUV利用胸鳍扑动运动时，附着在鳍条表面的压电薄膜在主动扑动与流体之间的作用之下，表面产生极化现象，此时可以通过环绕在随之运动的鳍条上的能量传输带，将由极化产生的电电荷传送到电能转化装置。利用在整个装置的表面涂刷防腐涂料，延长装置的使用寿命。单节利用波浪能发电装置的内部为两层压电薄膜PVDF，压电薄膜中间铺设电极。单节鳍条的两端内侧装有能量转换器，将压电能转换成稳定的电流。在鳍条远离蝠鲼主体的一端装有缆绳和桩腿缆绳，内部装有输电线可将电能输至安装板上的固定电源端。从而实现了利用波浪能转化为机械能的仿生辅助推进机构装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是在利用蝠鲼型水下仿生AUV的柔性胸鳍主动扑动与流体发生耦合的同时，在鳍条上设计安装了压电薄膜，实现了利用清洁能源——波浪能进行发电，有效改善了机器鱼水下续航的能力。

附图说明

图1本波浪能续航型蝠鲼式AUV的构型俯视二维图。

图2本波浪能续航型蝠鲼式AUV利用波浪能发电装置鳍条设计。

图3本波浪能续航型蝠鲼式AUV设计的压电薄膜结构三维图。

图4本波浪能续航型蝠鲼式AUV设计的主视二维图。

图中： 抽水泵（1）、电机固定夹（2）、电机（3）、柔性胸鳍（4）、鳍条（5）、电源控制板（6）、储水仓（7）、安装平台（8）、电能转换装置（9）、能量传输带（10）、电能转换装置（11）、鳍条（12）、电极薄膜（13）、电极（14）、外壳（15）。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步详细说明。