[发明专利]一种电磁驱动的全柔性机器鱼

说明书

本发明公开了一种电磁驱动的全柔性机器鱼，包括鱼头部、鱼身体、鱼尾部；所述鱼头部、鱼身体、鱼尾部均采用柔性材料制作而成，且依次连接；所述鱼身体用于产生周期性变化的磁场，所述鱼尾部在所述磁场的作用下左右摆动，实现电磁驱动。本发明的全柔性机器鱼采用电磁驱动，通过线圈通电产生磁来驱动鱼尾左右摆动，能实现低噪音驱动，同时输出频率相较于电机达到更高，且响应速度快；采用全柔性结构，相较于其余刚性或部分刚性的仿生机器鱼质量更小，仿生程度更高，并适用于深水作业，有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种电磁驱动的全柔性机器鱼。

背景技术

近年来，科研人员开始关注仿生学，仿生学能够为科研人员提供新的思路，其中仿生鱼为该领域热门的研究方向之一。真实鱼类通常采用摆动鱼尾的推进方式，这种方式相较于传统的采用螺旋桨水下推进器具有诸多优点：1)推进效率高；2)机动性高；3)噪音小；4)运动形式多样。为此科研人员研究并制作了许多仿生机器鱼，它们外形通常与真实鱼类相似。这些仿生机器鱼能够在观测海洋鱼类资源、探测海洋资源等方面发挥重要作用。

目前大部分设计的仿生机器鱼均采用电机驱动，存在体积和重量大、结构复杂、瞬时响应有严重的滞后性、常伴有较大的噪声等不可避免的缺陷。除此之外，现有的仿生机器鱼的研究中大部分都是采用的全刚性或部分刚性结构，难以承受深水下的高压力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出如下技术方案：

一种电磁驱动的全柔性机器鱼，包括鱼头部、鱼身体、鱼尾部；

所述鱼头部、鱼身体、鱼尾部均采用柔性材料制作而成，且依次连接；

所述鱼身体用于产生周期性变化的磁场，所述鱼尾部在所述磁场的作用下左右摆动，实现电磁驱动。

进一步地，所述鱼身体包括：鱼身体壳、电池、柔性驱动电路板、柔性线圈；

所述鱼身体壳为侧面开槽的柱形结构，所述鱼身体壳与所述鱼尾部连接的平面处设置有一圆形通孔，所述圆形通孔与所述鱼身体壳侧面开槽形成的空腔结构连通；

所述柔性线圈为内部中空的圆柱结构，固定在所述鱼身体壳内部，所述柔性线圈与所述圆形通孔同轴布置，且所述柔性线圈的内径不小于所述圆形通孔的直径；

所述柔性驱动电路板、电池固定在所述鱼身体壳内部，所述电池用于向所述柔性驱动电路板供电；所述柔性驱动电路板用于将所述电池提供的电压转化为固定频率的正负可变电压，进而得到正负可变电流，输入到所述柔性线圈中，产生周期性变化的磁场。

进一步地，所述鱼尾部包括鱼尾本体和柔性磁聚合结构；所述鱼尾本体面向鱼身体一面的一侧有一凸起的圆柱状连接头，所述柔性磁聚合结构固连在所述圆柱状连接头上，所述柔性磁聚合结构为带有磁性的柱状结构；所述柔性磁聚合结构的直径小于所述圆形通孔的直径，所述柔性磁聚合结构伸入所述柔性线圈的内部，能在所述柔性线圈内做轴向运动；所述鱼尾本体面向鱼身体一面的另一侧与所述鱼身体固连。

进一步地，所述柔性驱动电路板包括无线控制模块、正负方波产生电路；所述正负方波产生电路用于将电压转化为固定频率和占空比的正负方波，所述无线控制模块用于接收控制端发出的无线信号，并改变所述正负方波产生电路产生的正负方波的频率和占空比。

进一步地，所述鱼头部、鱼身体壳、鱼尾本体为由热塑性聚氨酯弹性体TPU或热塑性弹性体TPE直接打印得到，或由硅橡胶浇注而成的柔性体。

进一步地，所述柔性磁聚合结构由硅橡胶与磁粉混合制成。

进一步地，所述柔性线圈由硅橡胶与金属粉末混合制成。

本发明的有益效果是：