[發明專利]一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪及其工作方式

在審

• 申請號: 201611087109.9
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106741773A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王亮;蔣正;金家楣;季瑞南
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;H02N2/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪，其特征在于，包括頭部殼體（1）、壓電換能器（4）和尾巴（5）；

所述頭部殼體（1）為球形結構，其內設有空腔，其外壁上設有和所述空腔相通用于安裝尾巴（5）的通孔；

所述尾巴（5）為連續變截面結構，其較粗的一端設置在頭部殼體（1）的空腔內，較細的一端通過所述通孔伸出頭部殼體（1），較粗的一端無法穿過所述通孔，且較粗的一端設有螺紋盲孔；

所述頭部殼體（1）空腔的左邊內壁上和右邊內壁上分別設有用于固定所述壓電換能器（4）的支架；

所述壓電換能器（4）包含第一金屬塊（4.1）、彎振壓電陶瓷組件（4.2）、固定片（4.3）、縱振壓電陶瓷組件（4.4）、第二金屬塊（4.5）和螺栓（4.6）；所述第一金屬塊（4.1）、彎振壓電陶瓷組件（4.2）、固定片（4.3）、縱振壓電陶瓷組件（4.4）、第二金屬塊（4.5）上均設有所述螺栓穿過的孔；所述螺栓（4.6）依次穿過所述第一金屬塊（4.1）、彎振壓電陶瓷組件（4.2）、固定片（4.3）、縱振壓電陶瓷組件（4.4）、第二金屬塊（4.5）后和所述尾巴（5）上的螺紋盲孔螺紋連接；所述固定片的上端和下端分別和所述頭部殼體（1）空腔中的兩個支架固定連接；

所述彎振壓電陶瓷組件（4.2）用于產生彎振沿著尾巴（5）傳播；

所述縱振壓電陶瓷組件（4.4）用于產生縱振沿著尾巴（5）傳播。

2.根據權利要求1所述的夾心式壓電驅動仿生蝌蚪，其特征在于，所述尾巴（5）在與所述通孔接觸處的內側設有弧形臺階，用于保證所述尾巴（5）在受力時不脫離上述頭部殼體（1）。

3.根據權利要求1所述的夾心式壓電驅動仿生蝌蚪，其特征在于，所述頭部殼體（1）采用金屬或玻璃鋼制成。

4.根據權利要求1所述的夾心式壓電驅動仿生蝌蚪，其特征在于，所述尾巴（5）呈扁平狀。

5.根據權利要求1所述的夾心式壓電驅動仿生蝌蚪，其特征在于，所述彎振壓電陶瓷組件（4.2）包含兩片彎振陶瓷片和一片電極片，所述兩片彎振陶瓷片將電極片夾在中間，每片彎振壓電陶瓷片均有左右兩個極化方向相反的極化分區，且兩片彎振陶瓷片在同一端的極化分區的極化方向相反。

6.根據權利要求1所述的夾心式壓電驅動仿生蝌蚪，其特征在于，所述縱振壓電陶瓷組件（4.4）包含兩片縱振陶瓷片和一片電極片，所述兩片縱振陶瓷片將電極片夾在中間，兩片縱振陶瓷片均為單一極化分區，極化方向分別垂直于所述電極片向外。

7.基于權利要求1所述的夾心式壓電驅動仿生蝌蚪的工作方法，其特征在于，包含以下具體步驟：

采用有π/2相位差的兩組電信號分別激勵兩組壓電陶瓷組件，使換能器分別產生縱振和彎振；

縱振和彎振耦合成行波并沿著尾巴傳播，因為水對尾巴振動的阻尼作用，大大減弱了尾巴末端的行波反射避免駐波的產生，從而模擬出蝌蚪游動時尾巴波動運動；

通過改變電壓大小改變游動速度，改變彎振壓電陶瓷組件的電信號形式實現轉向。