[发明专利]一种自驱动仿生水上染色机器人及水体表面流动检测方法

权利要求书

1.一种自驱动仿生水上染色机器人，包括仿生躯干(2)；其特征在于：所述的仿生躯干(2)上连接有多个低于仿生躯干(2)底面的脚垫；脚垫用于利用水的表面张力为仿生躯干(2)提供支撑力；所述的仿生躯干(2)包括微流体泵(2-1)、第二微通道(2-3)、滴嘴(2-7)和框架(2-8)；微流体泵(2-1)安装在框架(2-8)的中部；气室(2-6)安装在框架(2-8)的头端；流体泵(2-1)的输出端与第二微通道(2-3)的一端连接；第二微通道(2-3)的另一端设置有朝下设置的滴嘴(2-7)；滴嘴(2-7)位于框架(2-8)的尾端；第二微通道(2-3)内装有有机试剂；有机试剂中混合有色素；所述的微流体泵(2-1)用于推动第二微通道(2-3)内的有机溶剂从滴嘴(2-7)中滴出；有机溶剂滴落到水面上时，在马兰戈尼效应的作用下推动各脚垫前进，且有机溶剂中的色素对水体表面进行染色。

2.根据权利要求1所述的一种自驱动仿生水上染色机器人，其特征在于：所述的有机试剂为酒精或3-甲基-1-丁醇。

3.根据权利要求1所述的一种自驱动仿生水上染色机器人，其特征在于：所述的微流体泵(2-1)内设有腔体；腔体内设置有多孔介质；初始状态下，多孔介质内的孔隙中填充有空气；当多孔介质吸水时，水填充到多孔介质的孔隙中，使得孔隙中的空气从输出端输出到第二微通道(2-3)中；所述的仿生躯干(2)还包括第一微通道(2-2)；微流体泵(2-1)的输入端连接有第一微通道(2-2)连接；第一微通道(2-2)内装有水；向第一微通道(2-2)远离微流体泵(2-1)的端部充压时，第一微通道(2-2)内的水输入到微流体泵(2-1)中并被多孔介质吸收，并将多孔介质中的空气送入第二微通道(2-3)；进入微流体泵(2-1)的水被吸收后，第一微通道(2-2)内的剩余水在毛细作用下持续进入微流体泵(2-1)中。

4.根据权利要求3所述的一种自驱动仿生水上染色机器人，其特征在于：所述的多孔介质包括依次层叠的多层滤纸，以及位于滤纸之间的纤维素粉末。

5.根据权利要求3或4所述的一种自驱动仿生水上染色机器人，其特征在于：所述的仿生躯干(2)还包括气室(2-6)；气室(2-6)与第一微通道(2-2)远离微流体泵(2-1)的端部连通，用于对第一微通道(2-2)充压；所述气室(2-6)的内部设置有储气囊；第一微通道(2-2)与储气囊的内腔连通；气室(2-6)的底部安装有第一磁铁；开始工作时，在气室(2-6)的顶部放入第二磁铁；第一磁铁与第二磁铁相互吸引，将储气囊内的气体挤入第一微通道(2-2)中。

6.根据权利要求5所述的一种自驱动仿生水上染色机器人，其特征在于：第一微通道(2-2)和第二微通道(2-3)均呈蛇形。

7.根据权利要求1所述的一种自驱动仿生水上染色机器人，其特征在于：所述的脚垫包括连杆、底盘和龙骨；所述的连杆的底端与底盘连接；竖直设置的龙骨与底盘的底面转动连接并能够在不同位置锁止；所述的龙骨呈片状；所述的龙骨在前进过程中提供转向力。

8.根据权利要求1所述的一种自驱动仿生水上染色机器人，其特征在于：所述的脚垫上设置有疏水性涂层。

9.根据权利要求1、7或8所述的一种自驱动仿生水上染色机器人，其特征在于：所述的脚垫共有四个，分别为两个前脚垫(1)和两个后脚垫(3)；两个前脚垫(1)位于仿生躯干(2)的前部两侧；两个后脚垫(3)位于仿生躯干(2)后部的两侧；所述的仿生躯干(2)还包括前臂(2-4)和后臂(2-5)；两根前臂(2-4)的内端与框架两侧的头端分别固定，两根前臂(2-4)的外端与前脚垫(1)的顶面分别固定；两根后臂(2-5)内端与框架两侧的尾端分别固定，两根后臂(2-5)的外端与后脚垫(3)的顶面分别固定。

10.一种水体表面流动情况检测方法，其特征在于：首先，将前述的自驱动仿生水上染色机器人放置在被测水体表面；接着，微流体泵(2-1)带动第二微通道(2-3)内的有机试剂不断从滴嘴(2-7)中滴出；有机试剂滴落在被测水体表面，在马兰戈尼效应下对自驱动仿生水上染色机器人产生推进力；同时，有机溶剂中的色素对水体表面进行染色；随着自驱动仿生水上染色机器人的前进，色素在水体表面形成一条染色轨迹；最后，根据染色轨迹在预设时间段内的变形情况判断被测水体的表面流动情况。