[發明專利]一種用于仿生機器魚的浮沉裝置及仿生機器魚

在審

• 申請號: 202110154974.5
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112744342A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 高謙;孫正隆
• 申請（專利權）人: 深圳市人工智能與機器人研究院;香港中文大學（深圳）
• 主分類號: B63G8/14
• 分類號: B63G8/14;B63C11/52
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 朱陽波

本發明公開了一種用于仿生機器魚的浮沉裝置及仿生機器魚，包括基板和浮沉部件；浮沉部件對稱設置在基板的兩側面；浮沉部件包括：介電彈性體薄膜層、電極層、導電組件以及彈性組件；介電彈性體薄膜層設置在基板上，介電彈性體薄膜層與基板之間形成弧形狀的第一空腔；電極層包裹設置在介電彈性體薄膜層上；導電組件與電極層電連接；彈性組件一端設置在基板上、另一端連接于介電彈性體薄膜層。本發明實施例中的用于仿生機器魚的浮沉裝置可通過控制接入導電組件的外部電源的電壓值改變其體積以改變仿生機器魚所受水的浮力，進而實現仿生機器魚的上浮、浮停以及下沉的動作。從而實現與魚類相似的浮沉原理，因此所述浮沉裝置的仿生性能更佳。

技術領域

本發明涉及水下機器人技術領域，特別涉及一種用于仿生機器魚的浮沉裝置及仿生機器魚。

背景技術

仿生機器魚，作為一種典型的水下移動機器人，應用的領域非常廣泛。在科普教育方面，仿生機器魚已成功運用到魚類游動機理和水下仿生機器人的科普展示中。在水質監測方面，仿生機器魚作為水下移動平臺，能夠搭載各種水質傳感器，監測包括葉綠素、含氧量、pH值、電導率等參數在內的各種水質參數。在軍事應用方面，仿生機器魚有望通過搭載一些軍用傳感器，利用其機動、靈活的游動特點，完成軍事偵察、反潛、排雷、布雷等特殊任務，且其隱蔽性較好。在水產養殖方面，由于其仿生的特點，在水下進行檢測作業時不會對水產生物造成驚擾。

但是，目前的仿生機器魚在需要上浮時，是依靠其仿生魚鰭的擺動來實現上浮運動。且目前的一些水下潛器如潛水艇等，都是依靠吸、排水的原理實現下沉、上浮的運動。而在自然界中大部分魚的浮沉運動則是依靠通過魚鰾來實現，魚鰾是魚身體比重的調節器官，當魚鰾體積變大，魚身體的體積也隨之增大，導致其受到的浮力變大，此時魚可以完成上浮運動；當魚鰾體積變小，魚身體的體積也隨之變小，導致其受到的浮力變小，此時魚可以完成下沉運動。因此，目前的仿生機器魚在進行浮沉運動時，其仿生效果較差；且依靠電機驅動仿生魚鰭實現上浮或通過泵的吸、排水實現浮沉運動的方法，其能耗高、噪聲大、隱蔽性差，并且對仿生機器魚結構的緊湊性造成了一定的影響，導致其機身笨重。

因而現有技術還有待改進和提高。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種用于仿生機器魚的浮沉裝置及仿生機器魚，旨在解決現有技術中的仿生機器魚在進行浮沉運動時仿生性能差的問題。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

本發明實施例提供了一種用于仿生機器魚的浮沉裝置，其中，包括：

基板和浮沉部件；所述浮沉部件對稱設置在所述基板的兩側面；

所述浮沉部件包括：介電彈性體薄膜層、電極層、導電組件以及彈性組件；

所述介電彈性體薄膜層設置在所述基板上，所述介電彈性體薄膜層與所述基板之間形成弧形狀的第一空腔；所述電極層包裹設置在所述介電彈性體薄膜層上；

所述導電組件與所述電極層電連接；所述彈性組件一端設置在所述基板上、另一端連接于所述介電彈性體薄膜層。

進一步地，所述用于仿生機器魚的浮沉裝置中，所述浮沉部件還包括橡膠薄膜層；所述橡膠薄膜層設置在所述介電彈性體薄膜層上，所述橡膠薄膜層與所述介電彈性體薄膜層之間形成弧形狀的第二空腔。

進一步地，所述用于仿生機器魚的浮沉裝置中，所述電極層包括：第一電極和第二電極；所述第一電極設置在所述介電彈性體薄膜層遠離所述基板的一側，所述第二電極設置在所述介電彈性體薄膜層靠近所述基板的一側。

進一步地，所述用于仿生機器魚的浮沉裝置中，所述導電組件包括：第一導電條和第二導電條；所述第一導電條與所述第一電極連接，所述第二導電條與所述第二電極連接。