[发明专利]基于内部流体压力调节的变刚度柔性仿生鱼模型

摘要

本发明提出了一种基于内部流体压力调节的变刚度柔性仿生鱼模型，包括鱼头部、鱼体和尾鳍，鱼头部内安装有气动动力控制单元；所述鱼体包括四个内部锥形气动肌肉和嵌套式串并联单元，嵌套式串并联单元作为仿生鱼的脊柱和骨架，四个内部锥形气动肌肉分别位于嵌套式串并联单元内部，每个内部锥形气动肌肉的前端与鱼头部连接，其末端通过刚性固定件与尾鳍连接，气动动力控制单元分别与嵌套式串并联单元和四个内部锥形气动肌肉连接，气动动力控制单元通过调节内部锥形气动肌肉内部压强，来实现鱼体的摆动和扭转，或改变平均压强使得鱼体的末尾部刚度发生变化。本发明更加灵活；可以根据游动速度调节尾部刚度，更加节能、高效。

主权项

1.一种基于内部流体压力调节的变刚度柔性仿生鱼模型，包括鱼头部、鱼体(2)和尾鳍(3)，鱼头部和鱼体外部包裹有蒙皮，鱼头部内安装有气动动力控制单元；所述鱼体包括四个内部锥形气动肌肉(1)和嵌套式串并联单元，嵌套式串并联单元作为仿生鱼的脊柱和骨架，四个内部锥形气动肌肉(1)分别位于嵌套式串并联单元内部，每个内部锥形气动肌肉(1)的前端与鱼头部连接，其末端通过刚性固定件与尾鳍连接，气动动力控制单元分别与嵌套式串并联单元和四个内部锥形气动肌肉连接，气动动力控制单元通过调节内部锥形气动肌肉内部压强，来实现鱼体的摆动和扭转，或改变平均压强使得鱼体的末尾部刚度发生变化；其特征在于：所述的嵌套式串并联单元包括左、右气动肌肉(4)、多层直径逐渐缩小的前斜韧带环(5)、多根柔性杆(6)、多根牵引绳(7)、中心刚性杆件(8)、多根单支撑杆(9)、多根双支撑杆(10)和多个定滑轮(11)；嵌套式串并联单元前端两侧镜像安装有左、右气动肌肉(4)，多根柔性杆(6)之间通过球铰互相依次连接，最后一根柔性杆末端与中心刚性杆件(8)通过球铰相连接；每根单支撑杆(9)和每根双支撑杆(10)的一端连接于其相对应的前斜韧带环(5)上，每根单支撑杆(9)和每根双支撑杆(10)的另一端连接于相对应的柔性杆(6)上，每层前斜韧带环(5)的圆周方向上平均间隔交错排列有两根单支撑杆(9)和两根双支撑杆(10)，每个定滑轮(11)固定连接于每根双支撑杆(10)和其在各层前斜韧带环(5)的连接处、双支撑杆内的间隙上；一侧的第n根牵引绳(7)一端与该侧气动肌肉(4)相连接，另一端穿过第n‑1层前斜韧带环(5)并绕过第n层前斜韧带环(5)的该侧定滑轮(11)后与第n+3根柔性杆(6)相连接，一侧的最下面三根牵引绳(7)另一端则与中心刚性杆件(8)的该侧相连接；气动动力控制单元通过改变左、右气动肌肉内部压强，从而带动牵引绳(7)牵引多根柔性杆和中心刚性杆件(8)来实现鱼体小幅度的摆动。