[發明專利]一種氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人及其制作方法

有效

• 申請號: 202010464170.0
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111688893B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 張進華;郭松子;李寶童;成海炎;楊雨寒;李秋陽
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B63H1/30
• 分類號: B63H1/30;B29C39/02;B29C64/124;B33Y10/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.一種氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人，其特征在于，包括：

柔性鰭面（1），所述柔性鰭面（1）為盤狀結構，柔性鰭面（1）的上表面上開設若干用于安放驅動鰭條（3）的方形槽；

驅動鰭條（3），所述驅動鰭條（3）包括根部的鰭條驅動腔，以及端部的阻塞氣腔（6），阻塞氣腔（6）安裝在鰭條驅動腔的外側端部，鰭條驅動腔的內側端部安裝在鰭條安裝骨架（2）的側面；鰭條驅動腔能夠在氣壓的驅動下上下擺動；

鰭條安裝骨架（2），所述鰭條安裝骨架（2）為橢圓環形，安裝于柔性鰭面（1）的上表面，鰭條安裝骨架（2）上開設有與鰭條驅動腔上下氣腔相連通的氣孔，氣孔通過氣管連接氣控柜。

2.根據權利要求1所述的氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人，其特征在于，所述鰭條驅動腔包括上氣腔（4）和下氣腔（5），上氣腔（4）通過連接在鰭條安裝骨架（2）上的上輸氣管（7）與氣控柜相連，下氣腔（5）通過連接在鰭條安裝骨架（2）下的上輸氣管（8）與氣控柜相連；與同一個驅動鰭條的相連的上輸氣管（7）和下輸氣管（8）上下布置于鰭條安裝骨架（2）的內側。

3.根據權利要求1或2所述的氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人，其特征在于，所述阻塞氣腔（6）為直角楔形體，直角楔形體的斜面上開設有抽氣孔，抽氣孔通過抽氣管（9）與氣控柜相連；阻塞氣腔（6）內設置有若干阻塞顆粒，用于在阻塞氣腔（6）內為負壓時，阻塞顆粒相互擠壓呈現固體性質，以形成不同的剛度狀態。

4.根據權利要求2所述的氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人，其特征在于，所述上氣腔（4）和下氣腔（5）的結構相同，均由柔性可變剛度材料通過3D打印制成；所述上氣腔（4）和下氣腔（5）內壁均為三層材料，最內層和最外層均為硅膠材料，兩層硅膠材料之間纏繞有纖維線。

5.根據權利要求2所述的氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人，其特征在于，所述上輸氣管（7）由鰭條安裝骨架（2）伸入上氣腔（4）內，并通過密封硅膠將二者連接處密封；所述下輸氣管（8）由鰭條安裝骨架（2）伸入下氣腔（5）內，并通過密封硅膠將二者連接處密封。

6.根據權利要求3所述的氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人，其特征在于，所述阻塞氣腔（6）與鰭條驅動腔通過密封硅膠粘接，抽氣管（9）通過膠水與阻塞氣腔（6）斜面上的抽氣孔密封連接。

7.根據權利要求1所述的氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人，其特征在于，所述鰭條安裝骨架（2）的側面開設若干用于安裝驅動鰭條（3）的方形槽。

8.根據權利要求1所述的氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人，其特征在于，所述驅動鰭條（3）的個數為12根，其中鰭條驅動腔的尺寸為60mm×6mm×2mm。

9.一種制作權利要求1所述氣動驅動仿魟魚波動推進軟體機器人的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，鰭條驅動腔和阻塞氣腔采用硅膠材料制作，材料分A、B兩部分，按照9:1的比列進行配比，攪拌均勻，當材料顏色一致之后，放入真空桶進行抽真空操作；

步驟2，通過SolidWorks設計模具，并通過激光快速成型技術打印鰭條驅動腔和阻塞氣腔的模具以及鰭條安裝骨架；

步驟3，鰭條驅動腔進行兩次澆鑄，第一次澆鑄完畢后，常溫下固化8-10小時，待完全固化之后在腔體表面纏繞直徑1mm纖維線；纏繞完纖維線之后，進行第二次澆鑄，第二次澆鑄完畢，固化完成后，腔體一端封口，一端插入氣管封口備用；

步驟4，阻塞氣腔通過一次澆鑄成型，固化完畢后，一端封口，向腔體內加入阻塞顆粒，另一端插入氣管封口備用；

步驟5，制作柔性鰭面，將透明硅膠板裁剪成仿魟魚軟體機器人的外形，并且在相應的鰭條位置剪出鏤空；將鰭條驅動腔和阻塞氣腔粘接在一起，固定鰭條安裝骨架上，最后將固定好的鰭條安裝骨架和驅動鰭條與裁剪好的柔性鰭面粘接在一起，仿魟魚軟體機器人制作完畢。