[发明专利]一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器

权利要求书

1.一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于，包括机器人主体、封闭塑料盒、塑料尾巴、仿胸鳍的薄膜、贴于薄膜上的IPMC驱动片、导线、置于封闭塑料盒内的控制电路和电源；

封闭塑料盒密封固定在机器人主体上，塑料尾巴连接在机器人主体的尾部，薄膜的形状模仿蝠鲼的胸鳍，两片薄膜固定连接在机器人主体的两端，每片薄膜上贴有n片IPMC驱动片，n为自然数，大于等于1，两片薄膜与其上的IPMC驱动片均为对称设置，每片IPMC驱动片一端的上下表面分别连接一个金属电极；控制电路和电源位于封闭塑料盒内部，电源为控制电路供电，控制电路从封闭塑料盒中引出n对导线，在一对导线中，一根导线焊接在一个IPMC驱动片上表面的金属电极，另一根导线焊接在此IPMC驱动片下表面的金属电极，形成回路；控制电路给IPMC驱动片提供驱动电压信号，控制每侧的IPMC驱动片以不同模式摆动，进而使胸鳍产生不同的波形在水中摆动，为机器人提供游动的动力。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于，所述的n=4。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于，所述的机器人主体为扁平形状，材料采用聚合物泡沫。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于，所述的IPMC驱动片为带状。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于，所述的控制电路包括555定时器、H桥驱动电路和电压调节器；

555定时器并联电容C₁和可调电阻R₁，R₁最大阻值为4.7KΩ，C₁为0.01μf，控制电路通过555定时器组成的多谐振荡器产生一个占空比可调的方波信号，并利用H桥驱动电路对信号进行放大，实现对IPMC驱动片进行控制，其中通过改变R₁阻值来改变占空比；

利用电压调节器控制H桥驱动电路输出电压，电压调节器串联电阻R₃，R₃另一端接地，R₃为5.1KΩ，电压调节器并连可调电阻R₂，R₂最大阻值为4.7KΩ，通过改变R₂阻值来改变电压调节器输出电压V_p，通过H桥驱动电路输出电流峰值为2A，最大电压为V_p的方波信号V₀，驱动IPMC驱动片。

6.根据权利要求1所述的一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于， 所述的封闭塑料盒盖在机器人主体上后，采用防水胶密封闭塑料盒与机器人主体之间的缝隙，达到防水的效果。

7.根据权利要求1所述的一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于，所述的塑料尾巴为细长形，采用丙烯酸聚合物制成。

8.根据权利要求1所述的一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于，所述的金属电极采用不锈钢表面镀金制成。

9.根据权利要求2所述的一种基于智能材料IPMC的仿蝠鲼水下航行器，其特征在于，所述的机器人主体的基座为80×40×5mm³，封闭塑料盒体积为70×20×23mm³，仿胸鳍的薄膜的长度为8cm，4条IPMC驱动片长度分别为50mm,70mm,50mm,30mm；宽度均为10mm；沿薄膜长度方向间隔10mm排列；薄膜形状为六边形，最大宽度为70mm，六边形各个角度为，90°，45°，45°，45°，45°，90°；IPMC驱动片距离薄膜前后两端各5mm，薄膜前后两端垂直于长度方向的尺寸分别为45mm，25mm。