[发明专利]一种记忆合金驱动的仿生章鱼运动装置

说明书

技术领域

本发明属于仿生装置技术领域，特别是涉及一种记忆合金驱动的仿生章鱼运动装置。

背景技术

仿生技术自古以来就深入到我们生活的方方面面，相对于仿生其他生物，仿生在水中运动的章鱼具有特殊意义。章鱼的运动方式比较独特，它的运动驱动来自于吸水和喷水，章鱼能向任何方向自由运动，而不受身体朝向的限制；它们有两套定向系统，章鱼能分别操控它们的身体朝向和它们的运动方向。

目前，已有一部分研究者在章鱼仿生方面做出了成果。例如刘阳辉等模仿章鱼触角的运动研究了一种运动稳定、多自由度的新型连续型内窥镜机器人；何建慧等仿照章鱼射流推进的游动模式采用电机驱动发明了一种仿生章鱼的全向射流推进装置。

记忆合金在很多领域都有研究。例如模仿鱼申请了一种形状记忆合金丝驱动的身体波动推进仿生机器鱼发明专利；模仿象鼻的运动申请了一种形状记忆合金弹簧驱动的柔性机械臂发明专利。记忆合金驱动相比内燃机驱动更加节能环保，并且直接作用于驱动物体上，减少了中间的传动装置，能量利用率更高。

通过关键词“章鱼and记忆合金”，发明人仅检索到骆浩华等根据章鱼等生物能够根据身体的受力情况自如的控制脚上的吸附力的特点，申请了一种基于多级形状记忆合金弹簧的仿生自适应吸附装置的发明专利，但该技术方案与本专利申请的相关性不大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种更加节能环保，稳定性高的记忆合金驱动的仿生章鱼运动装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种记忆合金驱动的仿生章鱼运动装置，包括驱动运动机构及冷热水循环系统；

所述驱动运动机构包括前端圆盘和后端圆盘，在前端圆盘与后端圆盘之间分别设置有空心主轴、冷水管、热水管及复位弹簧导杆，所述空心主轴、冷水管、热水管及复位弹簧导杆均为可伸缩管；在所述空心主轴内设置有记忆合金弹簧，记忆合金弹簧的两端分别与空心主轴的两端固定连接，在复位弹簧导杆外套装有复位弹簧；在前端圆盘的外沿均匀设置有若干个前端运动臂，所述前端运动臂的一端通过连接件铰接在前端圆盘上，在后端圆盘的外沿均匀设置有若干个后端运动臂，所述后端运动臂的一端通过连接件铰接在后端圆盘上，另一端与前端运动臂的中部相铰接；

所述冷热水循环系统包括热腔、泵腔及电子元件箱，所述热腔、泵腔和电子元件箱固定连接，驱动运动机构的前端圆盘与热腔、泵腔或电子元件箱固定连接；在所述热腔内设置有电热器，电热器的电源线穿过热腔上的电热器出线口后，与电子元件箱内的电源相连接；在所述泵腔内设置有热水进水泵、热水出水泵、冷水进水泵及冷水出水泵，热水出水泵的输入端与热水管的内端相连通，热水出水泵的输出端与热腔相连通，热水进水泵的输入端与热腔相连通，热水进水泵的输出端与空心主轴的内端相连通；冷水出水泵的输入端与冷水管的内端相连通，冷水出水泵的输出端与泵腔的外部相连通，冷水进水泵的输入端与泵腔的外部相连通，冷水进水泵的输出端与空心主轴的内端相连通；所述冷水管、热水管和空心主轴的外端相连通，热水进水泵、热水出水泵、冷水进水泵及冷水出水泵的变压器设置在电子元件箱内，热水进水泵、热水出水泵、冷水进水泵及冷水出水泵的电源线穿过电线引出孔后，与电子元件箱内的电源相连接。

所述复位弹簧导杆和复位弹簧设置有两套。

所述记忆合金驱动的仿生章鱼运动装置还设置有卡具，所述卡具设置在前端圆盘与后端圆盘之间；在卡具上分别设置有热水管安装卡槽、主轴安装卡槽及冷水管安装卡槽，热水管设置在卡具的热水管安装卡槽内，冷水管设置在卡具的冷水管安装卡槽内，空心主轴设置在卡具的主轴安装卡槽内。

所述冷水管、热水管和空心主轴的外端通过第一三通水管相连通。

所述热水进水泵的输出端、冷水进水泵的输出端和空心主轴的内端通过第二三通水管相连通。

所述记忆合金弹簧的一端通过第一销钉固定在第一三通水管内，另一端通过第二销钉固定在第二三通水管内。

所述空心主轴和复位弹簧导杆采用伸缩套管，所述热水管和冷水管采用伸缩套管或软管。

本发明的有益效果：

本发明的记忆合金驱动的仿生章鱼运动装置具有重大意义。

在民用方面，章鱼拟态更加逼真，可以作为一种物理、生物教具上市。理论上，它有利于驱动方式的革新，改变以往传统的驱动方式，促进更多有关研究的发展。相比较电机驱动，记忆合金弹簧驱动更加节能环保，稳定性高。在制造方面，其结构相对简单，采用流水线生产，价格低廉，有利于在民用方面发展，作为水下观测、拍摄、运输等生活用处。