[发明专利]一种基于输流管驱动的水下仿生水母

说明书

本发明公开了一种基于输流管驱动的水下仿生水母，属于水下机器人领域。其包括头部部分和触手部分；头部部分包括密闭壳体、控制模块、水泵、控流阀、腔内输流硬管、多通接头以及腔内输流软管；这些结构固定在密封腔体内部；触手部分包括多个触手部输流软管和软弹簧；各触手部输流软管原始状态下自然伸展，各软弹簧使触手部输流软管受拉弯曲。本发明基于水母的仿生学构造，以输流管作为触手，通过弹簧迫使输流管弯曲变形，然后借由水泵泵水产生的力引起输流管伸展或颤振排水产生推力，实现前进，从而简化仿生水母的运动构造，提高实用性和经济性，节能环保、噪音小、效率高、体型小，灵活机动。

技术领域

本发明属于水下机器人领域，更具体地，涉及一种基于输流管的水下仿生水母。

背景技术

海洋不仅蕴藏着丰富的食物、矿产等资源，还是重要的运输通道和军事战略空间。因此，21世纪也被称为人类开发、利用海洋的“海洋世纪”。由于人类自身不能在水下长时间、大范围活动，需要借助潜艇、潜水器、水下机器人等设备来进一步探索和认知海洋世界。其中，水下机器在海洋科学考察、海洋环境监测和勘测、水下作业、海水养殖等领域得到了广泛的应用，具有重要的经济价值和军事意义。

早期，基本使用螺旋桨推进器的水下机器人，尽管螺旋桨结构简单、推进速度快、可靠性高，但是在螺旋桨旋转推进过程中会产生侧向的涡流，增加能量消耗、降低推进效率，且有噪音。这些限制了其在工程中的广泛应用，特别是国防军事领域。为此，到目前为止，研究人员研制出了多种仿生机器鱼、仿生鳐鱼、仿生章鱼以及仿生水母等，但是现有的仿生机器大多结构复杂，难以满足实用性以及经济性的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于输流管的水下仿生水母，其目的在于，基于水母的仿生学构造，以输流管作为触手，通过弹簧迫使输流管弯曲变形，然后借由水泵泵水产生的力引起输流管伸展或颤振排水产生推力，实现前进，从而简化仿生水母的运动构造，提高实用性和经济性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于输流管驱动的水下仿生水母，包括头部部分和触手部分；

所述头部部分包括密闭壳体、控制模块、水泵、控流阀、腔内输流硬管、多通接头和腔内输流软管；

所述腔内输流硬管包括第一腔内进水输流硬管和第二腔内进水输流硬管；所述第一腔内进水输流硬管一端固定在所述密闭壳体上，另一端固定连通所述水泵的进水口；所述第二腔内进水输流硬管两端固定连通所述水泵的出水口和所述多通接头的进水口；所述控流阀设于所述第一腔内进水输流硬管上；所述控制模块用于调节所述控流阀的开关以及所述水泵的输出模式；多个所述腔内输流软管的进水口一一对应固定连通所述多通接头的各个出水口；

所述触手部分包括与所述腔内输流软管数量相等的触手和软弹簧；每个所述触手均包括一个触手部输流软管，各所述触手部输流软管的进水口一一对应连通各所述腔内输流软管的出水口；各所述触手部输流软管原始状态下自然伸展，各所述软弹簧一端一一对应固定于各所述触手部输流软管头部，另一端一一对应固定于各所述触手部输流软管尾部或所述密闭壳体上，从而使所述触手部输流软管受拉弯曲。

进一步地，每个所述触手均包括一个尾鳍；各所述触手部输流软管嵌于对应的所述尾鳍中。

进一步地，所述触手部尾鳍为软体材料。

进一步地，多个所述腔内输流软管的出水口呈正多边形分布，多个所述触手呈辐射状均匀分布。

进一步地，所述水泵的输出模式包括脉动模式和定常流速模式；

脉动模式下，所述水泵的出水速度为脉动速度且最大流速低于所述触手部输流软管失稳的临界流速；

定常流速模式下，所述水泵的出水速度为定常流速，且流速大于所述触手部输流软管失稳的临界流速。