[实用新型]一种形状记忆合金驱动的仿生尾鳍

说明书

本实用新型公开了一种形状记忆合金驱动的仿生尾鳍，属于水下机器人技术领域。包括：形状记忆合金弹簧，支撑板部件，座体，固定销和蒙皮。支撑板部件由PET薄板和气凝胶构成，PET薄板置于中间，两侧涂敷气凝胶。所述形状记忆合金弹簧对称布置在支撑板部件两侧，支撑板部件的上下两端分别固定连接座体，固定销通过座体上的孔将形状记忆合金弹簧，支撑板部件和座体过盈配合固定连接成一体。本实用新型具有柔性好、摆动幅度大、响应时间快、结构简单、可反复使用、成本低、无噪声、无磁性、便于安装等优点。在水下机器人领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及水下机器人技术领域，具体涉及一种形状记忆合金驱动的仿生尾鳍。

背景技术

随着科技的不断发展，人类对海洋资源的开发利用逐渐加深，同时更加积极地发展海底勘探作业、海洋生态环境考察以及海洋军事战略等领域。因此，对于水下机器人的需求与要求也越来越高。作为水下机器人的一个分支，水下仿生机器人随着日益发展的海洋事业活动并同先进制造技术、智能材料的应用等学科，逐渐成为研究的热点。水下仿生机器人是一类以水生生物为仿生原型，模仿其游动或推进模式而设计出的能够实现水下交互作业的机器人，在众多水生生物中，鱼类因其非凡的水下运动能力以及游动时高效、低噪和高机动性的特点倍受各国仿生科研工作者的青睐。

水下仿生机器鱼作为一个水下高技术仪器设备的集成体，在军事、民用、科研等领域体现出广阔的应用前景和巨大的潜在价值。水下仿生机器鱼是从模仿鱼类游动开始的，从最初利用电机驱动机械系统模仿鱼类尾部的摆动实现推进，发展到现阶段采用新型仿生材料和新型仿生驱动方式实现推进。提高了仿生机器人的推进效率和运动机动性。目前正向着材料与结构一体化的柔性驱动方向发展。近几十年来，各类性能优异的仿生机器鱼相继问世，大大提高了仿生水下机器人的游动效率、机动性和应对水下复杂环境的能力，充分展示了其广阔的应用前景和潜在价值。

1994年，世界上第一条仿生机器鱼在美国麻省理工学院被成功研制，名为“RoboTuna”；2011年，北京航空航天大学机器人所研发的仿生牛鼻鲼样机，采用鳍条式驱动，对鳍条分别布置在身体两侧，每个鳍条通过伺服电动机驱动，其控制系统可实现手动控制、航向控制以及GPS导航游动三种控制模式；2013年，麻省理工学院电气工程与计算机科学系研制了新型气压驱动的仿生机器鱼，该机器鱼同时具备快速加速性能和持续运动能力。研究发现其逃生响应模式下的运动性能和可控性与真实鱼的接近。

目前应用传统的电动、液压、气压方式驱动的大中型仿生机器鱼保持着游动速度快、驱动力大等明显的优势，已经在实际应用中发挥了一定的作用，然而在中小型机器鱼的应用上智能材料具有无可比拟的优势。相较于传统的驱动方式，形状记忆合金驱动具有结构简易、柔性好、噪声低以及易于产生复杂运动等优点，因此逐步成为了小型水下仿生机器人驱动器的主要发展趋势。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种形状记忆合金驱动的仿生尾鳍，具有柔性好、摆动幅度大、结构简单、可反复使用、成本低、无噪声、无磁性、便于安装等优点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种形状记忆合金驱动的仿生尾鳍，其特征在于，包括：

形状记忆合金弹簧、支撑板部件、座体、固定销和蒙皮。支撑板部件由PET薄板和气凝胶构成，PET薄板置于中间，两侧涂敷气凝胶。所述形状记忆合金弹簧对称布置在支撑板部件两侧，支撑板部件的上下两端分别固定连接座体，固定销通过座体上的孔将形状记忆合金弹簧、支撑板部件和座体过盈配合固定连接成一体。