[發明專利]一種記憶合金驅動的仿生章魚運動裝置

有效

• 申請號: 201611123288.7
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106477009B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 王子勝;康曄政;劉然;陸濤;馬明旭
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H1/32
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 崔蘭蒔

技術領域

本發明屬于仿生裝置技術領域，特別是涉及一種記憶合金驅動的仿生章魚運動裝置。

背景技術

仿生技術自古以來就深入到我們生活的方方面面，相對于仿生其他生物，仿生在水中運動的章魚具有特殊意義。章魚的運動方式比較獨特，它的運動驅動來自于吸水和噴水，章魚能向任何方向自由運動，而不受身體朝向的限制；它們有兩套定向系統，章魚能分別操控它們的身體朝向和它們的運動方向。

目前，已有一部分研究者在章魚仿生方面做出了成果。例如劉陽輝等模仿章魚觸角的運動研究了一種運動穩定、多自由度的新型連續型內窺鏡機器人；何建慧等仿照章魚射流推進的游動模式采用電機驅動發明了一種仿生章魚的全向射流推進裝置。

記憶合金在很多領域都有研究。例如模仿魚申請了一種形狀記憶合金絲驅動的身體波動推進仿生機器魚發明專利；模仿象鼻的運動申請了一種形狀記憶合金彈簧驅動的柔性機械臂發明專利。記憶合金驅動相比內燃機驅動更加節能環保，并且直接作用于驅動物體上，減少了中間的傳動裝置，能量利用率更高。

通過關鍵詞“章魚and記憶合金”，發明人僅檢索到駱浩華等根據章魚等生物能夠根據身體的受力情況自如的控制腳上的吸附力的特點，申請了一種基于多級形狀記憶合金彈簧的仿生自適應吸附裝置的發明專利，但該技術方案與本專利申請的相關性不大。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種更加節能環保，穩定性高的記憶合金驅動的仿生章魚運動裝置。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種記憶合金驅動的仿生章魚運動裝置，包括驅動運動機構及冷熱水循環系統；

所述驅動運動機構包括前端圓盤和后端圓盤，在前端圓盤與后端圓盤之間分別設置有空心主軸、冷水管、熱水管及復位彈簧導桿，所述空心主軸、冷水管、熱水管及復位彈簧導桿均為可伸縮管；在所述空心主軸內設置有記憶合金彈簧，記憶合金彈簧的兩端分別與空心主軸的兩端固定連接，在復位彈簧導桿外套裝有復位彈簧；在前端圓盤的外沿均勻設置有若干個前端運動臂，所述前端運動臂的一端通過連接件鉸接在前端圓盤上，在后端圓盤的外沿均勻設置有若干個后端運動臂，所述后端運動臂的一端通過連接件鉸接在后端圓盤上，另一端與前端運動臂的中部相鉸接；

所述冷熱水循環系統包括熱腔、泵腔及電子元件箱，所述熱腔、泵腔和電子元件箱固定連接，驅動運動機構的前端圓盤與熱腔、泵腔或電子元件箱固定連接；在所述熱腔內設置有電熱器，電熱器的電源線穿過熱腔上的電熱器出線口后，與電子元件箱內的電源相連接；在所述泵腔內設置有熱水進水泵、熱水出水泵、冷水進水泵及冷水出水泵，熱水出水泵的輸入端與熱水管的內端相連通，熱水出水泵的輸出端與熱腔相連通，熱水進水泵的輸入端與熱腔相連通，熱水進水泵的輸出端與空心主軸的內端相連通；冷水出水泵的輸入端與冷水管的內端相連通，冷水出水泵的輸出端與泵腔的外部相連通，冷水進水泵的輸入端與泵腔的外部相連通，冷水進水泵的輸出端與空心主軸的內端相連通；所述冷水管、熱水管和空心主軸的外端相連通，熱水進水泵、熱水出水泵、冷水進水泵及冷水出水泵的變壓器設置在電子元件箱內，熱水進水泵、熱水出水泵、冷水進水泵及冷水出水泵的電源線穿過電線引出孔后，與電子元件箱內的電源相連接。

所述復位彈簧導桿和復位彈簧設置有兩套。

所述記憶合金驅動的仿生章魚運動裝置還設置有卡具，所述卡具設置在前端圓盤與后端圓盤之間；在卡具上分別設置有熱水管安裝卡槽、主軸安裝卡槽及冷水管安裝卡槽，熱水管設置在卡具的熱水管安裝卡槽內，冷水管設置在卡具的冷水管安裝卡槽內，空心主軸設置在卡具的主軸安裝卡槽內。

所述冷水管、熱水管和空心主軸的外端通過第一三通水管相連通。

所述熱水進水泵的輸出端、冷水進水泵的輸出端和空心主軸的內端通過第二三通水管相連通。

所述記憶合金彈簧的一端通過第一銷釘固定在第一三通水管內，另一端通過第二銷釘固定在第二三通水管內。

所述空心主軸和復位彈簧導桿采用伸縮套管，所述熱水管和冷水管采用伸縮套管或軟管。

本發明的有益效果：

本發明的記憶合金驅動的仿生章魚運動裝置具有重大意義。

在民用方面，章魚擬態更加逼真，可以作為一種物理、生物教具上市。理論上，它有利于驅動方式的革新，改變以往傳統的驅動方式，促進更多有關研究的發展。相比較電機驅動，記憶合金彈簧驅動更加節能環保，穩定性高。在制造方面，其結構相對簡單，采用流水線生產，價格低廉，有利于在民用方面發展，作為水下觀測、拍攝、運輸等生活用處。