[实用新型]一种基于介电弹性体伸缩驱动器的鱼仿生游泳机器人

说明书

本实用新型公开了一种基于介电弹性体伸缩驱动器的鱼仿生游泳机器人，属于软体机器人及软体驱动技术领域，包括外壳、收纳筒、介电弹性体驱动器、弹性鱼尾和电气单元；所述收纳筒设置于所述外壳；所述介电弹性体驱动器设置于所述收纳筒内，所述介电弹性体驱动器的一端设有控制带，所述控制带连接于所述弹性鱼尾的尾端两侧以控制鱼尾左右摆动；所述电气单元设置于所述外壳内并连接于所述介电弹性体驱动器。本实用新型通过控制器周期性地调节输出电压，控制介电弹性体驱动器驱动鱼尾进行周期性摆动，从而模仿鱼类游动的方式在水中游动。

技术领域

本实用新型属于软体机器人及软体驱动技术领域，更具体地，涉及一种基于介电弹性体伸缩驱动器的鱼仿生游泳机器人。

背景技术

近年来，随着机器人水下作业需求的提升，水下机器人逐渐成为一个热点方向并引起了许多团队关注。这些水下机器人具有广泛的应用，包括海底油气勘探，海洋生物生态研究以及军事方面的应用等。但是，现有的螺旋桨式水下机器人在运动时会突然产生推力，而且在螺旋桨附近会产生涡流，这些不足会使水下机器人的运动控制变得困难。

水生动物作为天生的游泳者，其结构往往更能适应水下多变的环境。一些鱼类通过尾部的摆动来产生推力，推动身体向前游泳，并且产生的尾流比目前的螺旋桨式水下机器人更少。同时，近年来对软体机器人的研究，为水下机器人模仿鱼类游泳模式提供了新的设计思路。利用软体材料制作本体的好处之一是可以使机器人的结构更加简单，不需要使用传统方法中会带来摩擦与损耗的齿轮、轴承、连杆等机械部件。而且软体材料拥有无限自由度，使软体机器人可以更好地实现生物体运动过程中的连续变形。在驱动器方面，软体机器人一般采用的驱动器包括记忆合金驱动器、介电弹性体驱动器等，其中记忆合金形状仅受温度影响，在水下由于水的导热性与高比热容的特点，记忆合金驱动器的温度不易控制且能量转换效率低。相反，介电弹性体驱动器几乎不受温度影响，具有能量效率高、结构简单等一系列优点，能够更好地实现水下机器人在执行任务时的伪装。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于介电弹性体伸缩驱动器的鱼仿生游泳机器人，该机器人能够在水下模拟鱼类依靠尾部摆动产生推力的游泳方式，在实现高操作性能的同时具有环境友好、高伪装的优点，从而更好地适应各种水下任务。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于介电弹性体伸缩驱动器的鱼仿生游泳机器人，包括外壳、收纳筒、介电弹性体驱动器、弹性鱼尾和电气单元；

所述收纳筒设置于所述外壳；

所述介电弹性体驱动器设置于所述收纳筒内，所述介电弹性体驱动器的一端设有控制带，所述控制带连接于所述弹性鱼尾的尾端两侧以控制鱼尾左右摆动；

所述电气单元设置于所述外壳内并连接于所述介电弹性体驱动器。

优选地，所述收纳筒包括中心圆柱体、第一螺旋槽壁、第二螺旋槽壁、圆形板和筒壁；

所述圆形板和筒壁合围形成收纳筒壁，所述中心圆柱体设置于所述收纳筒筒心；所述第一螺旋槽壁和所述第二螺旋槽壁均为螺旋状结构，且其一端均与所述中心圆柱体相连接，另一端延伸至收纳筒外；

所述第一螺旋槽壁与所述第二螺旋槽壁相对设置形成用于放置所述介电弹性体驱动器的第一存储槽和第二存储槽。

优选地，所述第一存储槽和所述第二存储槽的表面涂有聚四氟乙烯。

优选地，所述收纳筒还包括收纳筒上盖，所述收纳筒上盖设有均匀分布有多个圆孔，所述收纳筒上盖通过所述圆孔固定于所述收纳筒的筒身上。

优选地，所述介电弹性体驱动器分别设置于所述第一存储槽和所述第二存储槽内；所述介电弹性体驱动器为长条状结构，且其表面等间距设有多个电极区域，在所述介电弹性体驱动器的上下表面各引出一条导线，所述导线将所述多个电极区域并联接入所述电气单元。