[發明專利]一種形狀記憶合金驅動的軟體機器魚

在審

• 申請號: 201810867672.0
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN108974301A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 吳羽;肖俊龍;胡威;黃文愷;許志鵬;黃伙球;黃聲;李志強
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63G8/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;黃華蓮

本發明提供了一種形狀記憶合金驅動的軟體機器魚，包括魚身，兩個位于所述魚身兩側部的胸鰭，位于所述魚身內部的氣囊、電源模塊和控制模塊；所述魚身和所述胸鰭均為軟體結構，所述魚身前側穿設有轉軸，兩個所述胸鰭分別安裝于所述轉軸的兩端，所述胸鰭側部設置有用于控制所述魚身前行的纏繞有電阻絲的記憶合金板，所述轉軸的側壁設置有控制所述轉軸自轉的記憶合金彈簧，所述記憶合金板和所述記憶合金彈簧分別與所述電源模塊電連接，所述電源模塊與所述控制模塊電連接。采用本發明技術方案的形狀記憶合金驅動的軟體機器魚，該軟體機器魚適用性強，能夠在不同水域內實現魚身多方向行進和轉彎，且控制結構簡單，結構穩定性強。

技術領域

本發明涉及水下仿生機器人技術領域，具體涉及一種形狀記憶合金驅動的軟體機器魚。

背景技術

自從1994年MIT成功研制了世界上第一條真正意義上的擺尾式仿生金槍魚，國內外都對仿生魚越來越重視。

國內外已對仿生魚作了大量研究，在國內中國科學院自動化研究所研究出運用電機控制魚尾的轉動的方法，專利申請號為200410101878.0，名稱為“一種仿生機器魚尾部運動機構設計魚控制方法”；中科院沈陽自動化研究所研究出輛關節的仿生機器魚模型。北京航空航天大學機器人研究所研究了機器鰻魚和機器海豚。在國外，美國東北大學海洋科技中心利用形狀記憶合金和連桿機構開發了波動推進的機器鰻魚；日本東京大學研制了輛關節自推進機器海豚；日本名古屋大學Fukuda研制出形狀記憶合金驅動微型身體波動式水下推進器和壓電陶瓷驅動的雙鰭魚型微機器人。

形狀記憶合金(shape memory alloys，簡稱SMA)是通過熱彈性與馬氏體相變及其逆變而具有形狀記憶效應的由兩種以上金屬元素所構成的材料，形狀記憶合金是目前形狀記憶材料中形狀記憶性能最好的材料。形狀記憶合金在航空航天領域內的應用有很多成功的范例，人造衛星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發射人造衛星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛星體內，火箭升空把人造衛星送到預定軌道后，只需加溫，折疊的衛星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復拋物面形狀。

目前應用傳統的電動、液壓、氣動等驅動力大的大型機器魚在速度上有大的優勢，然而，為了實現仿生魚實現多方向行進及轉彎，現有技術中的仿生魚內設置有復雜的連桿或者關節等機械結構，由此造成仿生魚的體積和重量較大，結構復雜，導致機器人的復雜性大大提高；同時，基于上述復雜結構，仿生魚的控制復雜，仿生魚在運行過程中容易出現控制故障，導致仿生魚無法正常工作，此外，現有的仿生魚的適用性差，在不同水密度的水域內仿生魚不能穩定運行，即每一種仿生魚只能在指定的水域內行進。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種形狀記憶合金驅動的軟體機器魚，該軟體機器魚適用性強，能夠在不同水域內實現魚身多方向行進和轉彎，且控制結構簡單，結構穩定性強。

基于此，本發明提供了一種形狀記憶合金驅動的軟體機器魚，包括魚身，兩個位于所述魚身兩側部的胸鰭，位于所述魚身內部的氣囊、電源模塊和控制模塊；所述魚身和所述胸鰭均為軟體結構，所述魚身前側穿設有轉軸，兩個所述胸鰭分別安裝于所述轉軸的兩端，所述胸鰭側部設置有用于控制所述魚身前行的纏繞有電阻絲的記憶合金板，所述轉軸的側壁設置有控制所述轉軸自轉的記憶合金彈簧，所述記憶合金板和所述記憶合金彈簧分別與所述電源模塊電連接，所述電源模塊與所述控制模塊電連接。

作為優選方案，所述魚身內設置有骨架板，所述電源模塊和所述控制模塊安裝于所述骨架板上，所述骨架板前側設置有安裝座，所述轉軸穿設于所述安裝座。

作為優選方案，所述骨架板上固接有至少兩個立柱，各所述立柱沿所述轉軸的長度方向上均勻分布，所述記憶合金彈簧的兩端分別與所述立柱和所述轉軸的側部相連接。

作為優選方案，所述記憶合金彈簧包括相互平行設置的第一記憶合金彈簧和第二記憶合金彈簧，所述第一記憶合金彈簧位于所述立柱的上側，所述第二記憶合金彈簧位于所述立柱的下側。