[发明专利]一种机器蝌蚪及其工作方式

说明书

技术领域

本发明涉及仿生机器人领域，尤其涉及涉及一种仿生蝌蚪及其工作方式。

背景技术

近年来，南海局势持续升温，我国在南海领域投入了大量的人力物力，以对复杂多变的局势做出快速反应。但是派遣舰艇巡逻的方式不仅需要大量的国防开支，还做不到无遗漏的全天候信息获取。目前，机器仿生鱼已成为一个研究热点，仿生鱼可以成为一个信息获取的工具，持续地在南海巡逻。现有的仿生鱼技术打过是靠多关节串联的摆尾装置驱动，这种方式控制复杂，仿生鱼重量大，结构大；采用人工肌肉驱动的仿生鱼成本高且控制复杂，以上两种技术都不适于实用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种仿生蝌蚪及其工作方式。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种机器蝌蚪，包含头部壳体、压电换能器和尾巴；

所述头部壳体为球形结构，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的通孔；

所述尾巴为连续变截面结构，其较粗的一端设置在头部壳体的空腔内，较细的一端通过所述通孔伸出头部壳体，且较粗的一端无法穿过所述通孔；

所述压电换能器包含两个驱动足，所述两个驱动足均由金属基体制成，通过支架与所述空腔的内壁固定相连，呈左右对称设置，且两个驱动足的上端面和下端面上均设有压电陶瓷片；

所述两个驱动足的头部分别和尾巴较粗的一端相抵，用于驱动尾巴左右摆动。

作为本发明一种机器蝌蚪进一步的优化方案，所述压电陶瓷片通过环氧树脂胶胶合在两个驱动足的上下两面，极化方向为远离金属基体的表面指向胶合在金属基体上的表面。

作为本发明一种机器蝌蚪进一步的优化方案，所述两个驱动足的头部为连续变截面结构，较细的一端与所述尾巴相抵。

作为本发明一种机器蝌蚪进一步的优化方案，所述尾巴在与所述通孔接触处的内侧设有弧形台阶，用于保证所述尾巴在受力时不脱离上述头部壳体。

作为本发明一种机器蝌蚪进一步的优化方案，所述头部壳体采用金属或玻璃钢制成。

作为本发明一种机器蝌蚪进一步的优化方案，所述尾巴呈扁平状。

本发明还公开了一种基于该机器蝌蚪的工作方式，其特征在于，包含以下步骤：

通过使用有π/相位差的两组电信号分别激励两组压电陶瓷片，使两个驱动足产生伸缩变形，激励尾巴上的质点产生椭圆运动，从而在上述尾巴产生一个弯曲行波；

因为水对尾巴振动的阻尼作用，大大减弱了尾巴末端的行波反射避免驻波的产生，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转向。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 结构简单，便于小型化；

2. 控制方式简单，有广阔的应用前景。

附图说明

图1是一种机器蝌蚪的结构示意图；

图2是头部壳体的结构示意图；

图3是压电换能器的结构示意图；

图4是陶瓷片极化方向及组合方式示意图；

图5是尾巴结构示意图；

其中，1-头部壳体，2-压电换能器，3-螺栓，4-尾巴，5-压电陶瓷片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如题1所示，本发明公开了一种机器蝌蚪，包含头部壳体、压电换能器和尾巴，头部壳体为球形结构，其内设有空腔，其外壁上设有和空腔相通用于安装尾巴的通孔，尾巴为连续变截面结构，其较粗的一端设置在头部壳体的空腔内，较细的一端通过通孔伸出头部壳体，且较粗的一端无法穿过通孔。

头部壳体可为任何形式的空腔结构，材料可为任何强度足够的材料，例如金属或玻璃钢，头部壳体有三个螺纹孔以安装压电换能器，开有一个槽用于放置尾巴，如图2所示。

如图3所示，压电换能器包含两个驱动足，两个驱动足均由金属基体制成，通过支架与空腔的内壁固定相连，呈左右对称设置，且两个驱动足的上端面和下端面上均设有压电陶瓷片。

如图4所示，压电陶瓷片通过环氧树脂胶胶合在两个驱动足的上下两面，极化方向为远离金属基体的表面指向胶合在金属基体上的表面。

两个驱动足的头部分别和尾巴较粗的一端相抵，用于驱动尾巴左右摆动。

两个驱动足的头部为连续变截面结构，较细的一端与尾巴相抵，以放大振幅。