[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

本發明公開了一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪及其工作方式，仿生蝌蚪包括頭部殼體、壓電換能器和尾巴；頭部殼體內設有空腔、外壁上設有和空腔相通的通孔；尾巴為連續變截面結構，其在空腔內較粗的一端設有螺紋盲孔；壓電換能器包含第一金屬塊、彎振壓電陶瓷組件、固定片、縱振壓電陶瓷組件、第二金屬塊和螺栓，通過螺栓和尾巴上的螺紋盲孔螺紋連接，通過固定片和空腔中的兩個支架固定連接。工作時，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，從而模擬出蝌蚪游動時尾巴波動運動。本發明結構簡單，可實現微型化，控制方便。

技術領域

本發明涉及仿生機器人領域，尤其涉及一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪及其工作方式。

背景技術

近年來，南海局勢持續升溫，我國在南海領域投入了大量的人力物力，以對復雜多變的局勢做出快速反應。但是派遣艦艇巡邏的方式不僅需要大量的國防開支，還做不到無遺漏的全天候信息獲取。目前，機器仿生魚已成為一個研究熱點，仿生魚可以成為一個信息獲取的工具，持續地在南海巡邏。現有的仿生魚技術打過是靠多關節串聯的擺尾裝置驅動，這種方式控制復雜，仿生魚重量大，結構大；采用人工肌肉驅動的仿生魚成本高且控制復雜，以上兩種技術都不適于實用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪及其工作方式。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪，包括頭部殼體、壓電換能器和尾巴；

所述頭部殼體為球形結構，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的通孔；

所述尾巴為連續變截面結構，其較粗的一端設置在頭部殼體的空腔內，較細的一端通過所述通孔伸出頭部殼體，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的支架；

所述壓電換能器包含第一金屬塊、彎振壓電陶瓷組件、固定片、縱振壓電陶瓷組件、第二金屬塊和螺栓；所述第一金屬塊、彎振壓電陶瓷組件、固定片、縱振壓電陶瓷組件、第二金屬塊上均設有所述螺栓穿過的孔；所述螺栓依次穿過所述第一金屬塊、彎振壓電陶瓷組件、固定片、縱振壓電陶瓷組件、第二金屬塊后和所述尾巴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空腔中的兩個支架固定連接；

所述彎振壓電陶瓷組件用于產生彎振沿著尾巴傳播；

所述縱振壓電陶瓷組件用于產生縱振沿著尾巴傳播。

作為本發明一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪進一步的優化方案，所述尾巴在與所述通孔接觸處的內側設有弧形臺階，用于保證所述尾巴在受力時不脫離上述頭部殼體。

作為本發明一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪進一步的優化方案，所述頭部殼體采用金屬或玻璃鋼制成。

作為本發明一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪進一步的優化方案，所述尾巴呈扁平狀。

作為本發明一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪進一步的優化方案，所述彎振壓電陶瓷組件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。

作為本發明一種夾心式壓電驅動仿生蝌蚪進一步的優化方案，所述縱振壓電陶瓷組件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。

本發明還公開了一種基于該夾心式壓電驅動仿生蝌蚪的工作方法，包含以下具體步驟：