[发明专利]一种仿生蝌蚪运动机构及其工作方法

权利要求书

1.一种仿生蝌蚪运动机构，其特征在于，包含头部壳体（1）、两个驱动机构、四个圆柱体（2）和尾巴（5）；

所述头部壳体（1）为球形结构，其内设有空腔，其外壁上设有和所述空腔相通用于安装尾巴（5）的通孔；

所述尾巴（5）为连续变截面结构，其较粗的一端设置在头部壳体（1）的空腔内，较细的一端通过所述通孔伸出头部壳体（1），较粗的一端无法穿过所述通孔，且较粗的一端设有左右对称的第一安装平面和第二安装平面；

所述头部壳体（1）空腔的上部和下部设有对称的第一凸起和第二凸起，所述第一凸起的端面、第二凸起的端面分别对应第一安装平面、第二安装平面；

所述两个驱动机构中的一个设置在第一凸起的端面和第一安装平面之间，另外一个设置在第二凸起的端面和第二安装平面之间，用于配合驱动尾巴（5）左右摆动；

所述驱动机构包含压电叠堆（3）和两个预紧装置（4）；其中，两个预紧装置（4）的一端分别和压电叠堆（3）的两端固定相连，另一端的端面上均设有V形凹槽；所述两个预紧装置（4）用于调整所述压电叠堆（3）的预紧力；

所述第一安装平面、第二安装平面、第一凸起的端面、第二凸起的端面对应所述两个驱动机构中的V形凹槽设有匹配的V形凹槽，使得所述两个驱动机构和第一安装平面、第二安装平面、第一凸起的端面、第二凸起的端面的相接处形成四个菱形空隙；

所述四个圆柱体（2）分别设置在所述四个菱形空隙中，且四个圆柱体（2）的柱面均和其对应菱形空隙的四个平面相抵，用于缓解调整预紧力时驱动机构中压电叠堆（3）受到的切向力作用。

2.根据权利要求1所述的仿生蝌蚪运动机构，其特征在于，

所述尾巴（5）在与所述通孔接触处的内侧设有弧形台阶，用于保证所述尾巴（5）在受力时不脱离上述头部壳体（1）。

3.根据权利要求1所述的仿生蝌蚪运动机构，其特征在于，所述预紧装置（4）包含两个楔形块和一个螺栓；

所述两个楔形块的斜面相抵，其中一个楔形块的斜面上设有和预紧装置（4）调节方向垂直的通孔，所述楔形块斜面上的通孔的内壁上设有和所述螺栓相匹配的螺纹；另一个楔形块的斜面沿预紧装置（4）调节方向设有供所述螺栓滑动的滑槽；

所述螺栓穿过所述滑槽和所述楔形块斜面上的通孔螺纹连接，通过调节两个楔形块的斜面进行滑动进而调整预紧装置（4）的长度。

4.根据权利要求1所述的仿生蝌蚪运动机构，其特征在于，所述头部壳体（1）采用金属或玻璃钢制成。

5.根据权利要求1所述的仿生蝌蚪运动机构，其特征在于，所述尾巴（5）呈扁平状。

6.基于权利要求1所述的仿生蝌蚪运动机构的工作方法，其特征在于，包含以下具体步骤：

采用有π/2相位差的两组电信号分别激励所述两个驱动机构中的压电叠堆（3），使其产生伸缩变形，激励尾巴（5）上的质点做椭圆运动，从而在上述尾巴（5）产生一个弯曲行波；

由于水对尾巴（5）振动的阻尼作用，大大减弱了尾巴末端的行波反射可避免驻波的形成，从而模拟出蝌蚪游动时尾巴波动运动；

通过改变电压大小改变游动速度、改变两相信号的电压差实现空间360度运动。