专利名称：一种仿生潜深水机器人装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水下仿生装置，尤其涉及一种仿生潜深水机器人装置。
背景技术：
目前，深海资源的开发与利用成为企业和学校研究重点。常规探测器可达性差，数据传输困难，所以目前人类对海洋资源的利用还只停留在浅海层。对于深海的利用，水下机器人将发挥至关重要的作用。水下仿生潜水装置是模仿水中生物的形态、动作和功能的机器人，如模仿鱼流动的仿鱼机器人；这种机器人运动灵活，能量利用率高，但由于现有水下仿生机器人采用电机作为动力源，靠机械传动装置驱动推进器运动，因而存在整体结构复杂、传动装置易出现机械故障，难以实现大潜深问题。本实用新型提出了一种新型的、更加实用的大潜深水下仿生机器人。
发明内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于解决现有水下机器人体积大、重量大、灵活性差、制造难度大问题，以及水下仿生机器人采用电机作为动力源，依靠机械传动装置驱动推进器运动存在整体结构复杂、传动装置易出现机械故障，难以实现大潜深问题而提供的一种仿生潜深水机器人装置。它模仿海底软体动物结构。它包括电池、控制计算机、沉浮控制装置、运动控制电路、通讯装置、基体、单脉冲推进器、鳍控制器；基体和空腔内分别固定有电池、控制计算机、运动控制电路、通讯装置；基体上固定装有沉浮控制装置，基体的上端面固定有单脉冲推进器，单脉冲推进器右端的基体上固定有鳍控制器。所述单脉冲推进器包括型腔、喷嘴总成、型腔记忆合金驱动器、型腔复位弹簧、进水装置；型腔由蒙皮腔和腔室组成；蒙皮腔的左端与腔室连接成为一体，蒙皮腔由顶板、底板、蒙皮组成；底板与顶板之间通过蒙皮固定连接构成蒙皮腔，底板与基体固定连接，顶板与底板之间连接有一组型腔记忆合金驱动器和一组型腔复位弹簧，型腔上设有进水装置， 型腔的左端与喷嘴总成固定连接。喷嘴总成由喷嘴、控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器、喷嘴复位弹簧、喷嘴管道支架、第一连接架、第二连接架、第三连接架、第四连接架组成；喷嘴管道支架的右端固定装在腔室的左端面的通孔内，喷嘴管道支架左端的球面装在喷嘴的球形空腔内并与喷嘴铰接，喷嘴的球形外表面上治圆周方向对称固定有一组第一连接架和一组第二连接架，与第一连接架相对应的喷嘴管道支架的外端面上固定有第三连接架，与第二连接架相对应的喷嘴管道支架的外端面上固定有第三连接架，与第二连接架相对应的喷嘴管道支架的外端面上固定有第四连接架，第一连接架与控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器的左端固定连接，第三连接架与控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器的右端固定连接，第二连接架与喷嘴复位弹簧的左端固定连接，第四连接架与喷嘴复位弹簧的右端固定连接；所述喷嘴由两个分体的半喷嘴相扣固定连接而成。[0008]进水装置由设置在型腔内的尾部进水装置组成；所述的尾部进水装置由左前进水板、拉线架、拉线、转轴、转轴支座、驱动器架、控制尾部进水的形状记忆合金驱动器、卷簧、 左后进水板组成；腔室的左端面上设有左前进水口和左后进水口，转轴支座分别与腔室的左端面和底板固定连接，转轴支座内装有转轴，转轴与转轴老支座之间装有卷簧，卷簧的一端缠绕在转轴上，卷簧的另一端固定在转轴支座上，与腔室左端面上的左前进水口相对应的转轴上固定有左前进水板，与腔室左端面上的左后进水口相对应的转轴上固定有左后进水板，左前进水板和左后进水板分别与拉线的一端固定连接，拉线的另一端通过固定在底板上的拉线架与控制尾部进水的形状记忆合金驱动器的一端相连接，控制尾部进水的形状记忆合金驱动器的另一端与固定在底板上的驱动器架固定连接。进水装置由设置在型腔底部的滑动式进水装置组成；所述的滑动式进水装置由左连接架、右连接架、左形状记忆合金驱动器、右形状记忆合金驱动器、左复位弹簧、右复位弹簧、左进水门、右进水门、档块、复位弹簧导轨组成；基体的中间设有长孔，型腔装在基体中间的长孔内并与基体固定连接，底板的下端面与基体的下端面在同一平面内，底板的上端面的中间位置固定有档块，档块的左侧底板上具有左进水口，档块的右侧底板上具有左进水口，左进水口与右进水口对称设置，底板的上端面的左端固定有左连接架，底板的上端面的右端固定有右连接架，与左进水口相对应的底板上具有左进水门，与右进水口相对应的底板上具有右进水门，左连接架与左进水门之间固定有左形状记忆合金驱动器，右连接架与右进水门之间固定有右形状记忆合金驱动器，左形状记忆合金驱动器与右形状记忆合金驱动器同轴，左形状记忆合金驱动器与右形状记忆合金驱动器两侧的横向底板上分别对称装有复位弹簧导轨，复位弹簧导轨固定在档块上，复位弹簧导轨的左端与左连接架固定连接，复位弹簧导轨的右端与右连接架固定连接，左连接架与左进水门之间的复位弹簧导轨上固定装有左复位弹簧，右连接架与右进水门之间的复位弹簧导轨上固定装有右复位弹
簧进水装置由设置在型腔底部的转动式进水装置组成；所述的转动式进水装置由左进水转动门、右进水转动门、左前支座、左后支座、右前支座、右后支座、左转轴、右转轴、连杆、连接座、第一固定柱、第二固定柱、复位弹簧、形状记忆合金驱动器组成；基体的中间设有长槽，型腔装在基体中间的长槽内并与基体固定连接，底板的下端面与基体的下端面在同一水平面上，底板上设有左进水端口和右进水端口，底板上固定有第一固定柱和第二固定柱，左进水端口和右进水端口之间的底板上固定有左前支座和左后支座，右进水端口右侧的底板上固定有右前支座和右后支座，左前支座和左后支座的通孔内装有左转轴，与左进水端口相对应的左转轴上固定有左进水转动门，右前支座和右后支座的通孔内装有右转轴，与右进水端口相对应的右转轴上固定有右进水转动门，左转轴的后端固定有连接座，连接座与第一固定柱之间固定装有复位弹簧，连接座与连杆的一端铰接，连杆的另一端固定在右转轴上，连杆与第二固定柱之间固定有形状记忆合金驱动器。鳍控制器由鳍、第一限位架、第二限位架、鳍转动轴、第一轴套架、第二轴套架、第一固定柱、第二固定柱、第三固定柱、第一鳍形状记忆合金驱动器、第一鳍复位弹簧、第二鳍形状记忆合金驱动器、第二鳍复位弹簧组成；底板的上端面治横向方向分别固定有第一轴套架和第二轴套架；第一轴套架和和第二轴套架的通孔内装有鳍转动轴，鳍转动轴的两端分别与鳍固定连接，鳍转动轴的中间位置上固定有第一固定柱，鳍转动轴两侧的纵向底板上对称固定有第一限位架和第二限位架，第一限位架外侧的纵向底板上固定有第二固定柱，第二限位架外侧的纵向底板上固定有第三固定柱，第三固定柱与第一固定柱之间分别固定有第一鳍形状记忆合金驱动器和第一鳍复位弹簧，第二固定柱与第一固定柱之间分别固定有第二鳍形状记忆合金驱动器和第二鳍复位弹簧。单脉冲推进器还包括限位机构；限位机构由限位拉线和限位柱组成；限位拉线的两端分别与底板和顶板固定连接，底板上固定有限位柱。由两个单脉冲推进器并列组合构成双脉冲推进器。双脉冲推进器的进水装置采用尾部进水装置。本发明具有以下有益效果一、软体动物大潜深是依靠其静水骨骼来实现的。该软体骨骼的特点是(1)具有小隔间，其中的不可压缩的液体能够将压力变化传至各个方向；( 这些小隔间被外部的膜所包围，能实现各方向的变形；C3)小隔间内液体体积保持不变，通过围绕在静水骨骼周围的肌肉，这些动物能够极大限度地改变身体形状，从而进入狭小的窄缝，如章鱼能够穿过只有自己身体几分之一直径的孔，从而能够潜入较深的水下而不至于被压垮。本发明根据软件动物骨骼和大潜深的特点为，模仿章鱼、乌贼等静水骨骼来实现耐压，并且模仿这些动物头足的喷水推进原理，通过形状记忆合金等智能材料来改变单脉冲推进器型腔的容积， 通过型腔周期性的吸水和喷水，驱动该水下仿生机器人向前推进。单脉冲推进器的型腔工作原理是(1)型腔在原始状态时，单脉冲推进器的进水装置开启，型腔处理扩张储水状态；( 单脉冲推进器的进水装置闭合，为型腔喷射做准备；C3)型腔整体收缩高速喷水， 推动该水下今生机器人向前运动；(4)型腔扩张，进水装置打开吸水，为下次喷射做准备。二、本发明的单脉冲推进器具有体积小、重量轻、无噪音、瞬时推力大、动作时能量密度高，可利用的空间大、运动灵活性高的优点。三、根据用途的不同，可在该机器人上加装各种用途的模块，如运输模块、机械手、 武器模块等，使该机器人具有较宽的使用范围。四、本发文结合了现有水下机器人的大潜深和现有水下仿生机器人的高灵活性， 同时模仿章鱼、乌贼等静水骨骼实现耐压，模仿它们的喷水推进原理实现推进，其单脉冲推进器的运动机理简单，驱动电压较低，采用电池作为动力源，这就使水下机器人能以较高的速度运动，甚至可以以较快的速度跃出水面。五、本实用新型不需要电机作为动力源，也不需齿轮等变速装置，而是采用与基体固定连接的、可改变型腔体积的单脉冲推进器作为驱动装置，因而大大减小了基体和单脉冲推进器的抗压体积，采用较小的基体(耐压壳)即可保护住电池。控制计算机、运动控制电路及通讯装置。六、单脉冲推进器的内外都充满了水，并且单脉冲推进器的内外压力一致，只要单脉冲推进器和体积较小的基体能够抵抗高压，该水下仿生机器人就能比同等制造工艺条件的水下仿生机器人潜得深。七、本实用新型将电池、控制计算机、运动控制电路、通讯装置安装在基体的空腔内，沉浮控制装置安装在基体上，单脉冲推进器放置在基体的上端面上并与基体固定连接， 选用电池作为动力源，将运动控制程序，沉浮控制程序、通讯信号编程到控制计算机中，并由控制计算机发出指令信号控制运动控制电路、沉浮控制装置和通讯装置工作。[0023]八、本实用新型具有结构简单、操作方便，体积小、重量轻、运动灵活、可承受高压、 推进力大、能实现大潜深的优点。
图1为本实用新型采用单脉冲推进器9和尾部进水装置13的整体结构主视图；图 2为图1的俯视图；图3为图1的左视图；图4是本实用新型采用单脉冲推进器9和尾部进水装置13的主视图；图5是图4的A-A剖面图；图6是图4的俯视图；图7是尾部进水装置13的结构示意图；图8是喷嘴总成12的主视图；图9是图8的B-B剖面图；图10是图 8的左视图；图11是鳍控制器7的结构示意图；图12是本实用新型采用单脉冲推进器9和滑动式进水装置14的主视图；图13是图12的C-C剖面图；图14是图12的俯视图；图15 是图12的左视图；图16是滑动式进水装置14的结构示意图，图17是本实用新型采用单脉冲推进器9和转动式进水装置15的主视图；图18是图17的俯视图；图19是图17的左视图；图20是转动式进水装置15的结构示意图；图21是本实用新型采用双脉冲推进器10和尾部进水装置13的主视图；图22是图21的俯视图；图23是图21的左视图。
具体实施方式
具体结构
以下结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。实施例一结合图1、图2、图3说明本实施方式。本实施方式由电池1、控制计算机2、沉浮控制装置3、运动控制电路4、通讯装置5、基体6、单脉冲推进器9和鳍控制器7组成；基体6 的空腔6-3内分别固定有电池1、控制计算机2、运动控制电路4、通讯装置5，基体6上固定装有沉浮控制装置3，基体6的上端面固定有单脉冲推进器9，单脉冲推进器9右端的基体 1上固定有鳍控制器7。实施例二 结合图4、图5和图6说明本实施方式，本实施例的单脉冲推进器9由型腔11、喷嘴总成12、型腔形状记忆合金驱动器17、型腔复位弹簧18、和进水装置组成；型腔11由蒙皮腔11-1和腔室11-2组成；蒙皮腔11-1的左端与腔室11-2连接成为一体，蒙皮腔11_1 由顶板11-1-1、底板11-1-2、蒙皮11-1-3组成；底板11_1_2与顶板11_1_1之间通过蒙皮11-1-3固定连接构成蒙皮腔11-1，底板11-1-2与基体6固定连接，顶板11_1_1与底板 11-1-2之间连接有一组型腔形状记忆合金驱动器17和一组型腔复位弹簧18，型腔11上设有进水装置，型腔11的左端与喷嘴总成12固定连接。顶板11-1-1由小密度材料制成，刚性足以满足压力要求，蒙皮腔11-1的蒙皮采用可抗高压的柔性材料制成，在较小的作用力下即可实现自由变形，从而改变型腔11的容积。型腔11由蒙皮腔11-1和腔室11-2构成， 由一组型腔形状记忆合金驱动器17驱动，蒙皮腔11-1的顶板11-1-1和底板11-1-2之间连接有一组型腔形状记忆合金驱动器17，顶板11-1-1和底板11-1-2的刚性较大，一组内的每个型腔形状记忆合金驱动器17之间串联连接，以实现同时通电，同步动作。当型腔11在扩张状态时，型腔形状记忆合金驱动器17通电加热，其温度超过逆相变点后产生逆相变恢复到原始的收缩状态，并产生较大的力，克服型腔复位弹簧18的弹力使型腔11发生收缩， 压迫型腔11中的水从喷嘴总成12的喷嘴12-1中高速喷出，产生推力；当型腔11收缩至最小后，型腔形状记忆合金驱动器17停止通电，并冷却至低温相，型腔复位弹簧18的复位力使型腔11扩张，同时也将型腔形状记忆合金驱动器17拉到扩张状态，此时进水装置打开， 向型腔11中充水，型腔11扩张至最大状态并完全充水后，进水装置关闭。采用上述结构的单脉冲推进器9通过型腔11扩张、收缩而充水、压水，从而实现脉冲喷射功能。型腔形状记忆合金驱动器17的外表面可以涂覆或包覆绝缘层或防护层，防止漏电而导致能量的流失以及液体的腐蚀。绝缘层可用三聚氰胺醇酸浸渍绝缘漆、聚氨脂、聚四氟乙烯等等。在某些场合，为了防止酸等化学物质的侵蚀，需要在型腔形状记忆合金驱动器17的表面附上防护层或进行防腐处理，如作包覆聚酯薄膜等，绝缘层和防护层很薄，不妨碍型腔形状记忆合金驱动器17的运动及散热。型腔复位弹簧18可采用螺旋弹簧、卷簧或板簧。其他组成及连接关系与具体实施例一相同。 实施例三 结合图8、图9和图10说明本实施例。本实施例的喷嘴总成12由喷嘴12_1、控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器12-2、喷嘴复位弹簧12-3、喷嘴管道支架12-4、第一连接架 12-5、第二连接架12-6、第三连接架12-7、第四连接架12_8组成；喷嘴管道支架12_4的右端固定装在腔室11-2的左端面11-2-3的通孔内，喷嘴管道支架12-4左端的球面12_4_1装在喷嘴12-1的球形空腔12-1-1内并与喷嘴12-1铰接，喷嘴12-1的球形外表面12_1_1沿转圆周方向对称固定有一组第一连接架12-5和一组第二连接架12-6，与第一连接架12-5 相对应的喷嘴管道支架12-4的外端面上固定有第四连接架12-8，第一连接架12-5与控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器12-2的左端固定连接，第三连接架12-7与控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器12-2的右端固定连接，第二连接架12-6与喷嘴复位弹簧12-3的左端固定连接，第四连接架12-8与喷嘴复位弹簧12-3的右端固定连接；所述的喷嘴12-1由两个分体的半喷嘴12-1-3相扣固定连接而成。喷嘴管道支架12-4左端的球面12-4-1装在喷嘴12-1的球形空腔12-1-1内并与喷嘴12-1铰接，喷嘴12-1可以向任意方向转动，以提供不同方向的推力，实现该水下仿生机器人的转变、信仰等动作或加快该水下机器人的上浮、下潜速度。喷嘴12-1由一组控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器12-2驱动，由喷嘴复位弹簧12-3提供复位力，工作时，控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器12-2通电收缩， 拉动喷嘴12-1转动一定角度；喷嘴12-1需复位时，控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器 12-2停止通电并冷却，由喷嘴复位弹簧12-3将喷嘴12-1复位至原始状态。采用两个分体的半喷嘴12-1-3相扣固定连接制成喷嘴12-1，不仅安装方便，还可以保证喷嘴12-1转动灵活。为保证控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器12-2的外表面涂覆或包覆绝缘层或防护层。其他组成及连接关系与具体实施例一相同。实施例四结合图4、图6和图7说明本实施例。本实施例的进水装置由设置在型腔11内的尾部进水装置13组成；所述的尾部进水装置13由左前进水板13-1、拉线架13-2、拉线13_3、 转轴13-4、转轴支座13-5、驱动器架13-6、控制尾部进水的形状记忆合金驱动器13_7、卷簧13-8、左后进水板13-9组成；腔室11-2的左端面11_2_3上设有左前进水口 11_2_1和左后进水口 11-2-2，转轴支座13-5分别与腔室11-2的左端面11_2_3和底板11_1_2固定连接，转轴支座13-5内装有转轴13-4，转轴13-4与转轴老支座13_5之间装有卷簧13_8， 卷簧13-8的一端缠绕在转轴13-4上，卷簧13-8的另一端固定在转轴支座13_5上，与腔
9室11-2左端面11-2-3上的左前进水口 11-2-1相对应的转轴13_4上固定有左前进水板
13-1，与腔室11-2左端面11-2-3上的左后进水口11_2_2相对应的转轴13_4上固定有左后进水板13-9，左前进水板13-1和左后进水板13-9分别与拉线13_3的一端固定连接，拉线13-3的另一端通过固定在底板11-1-2上的拉线架13-2与控制尾部进水的形状记忆合金驱动器13-7的一端相连接，控制尾部进水的形状记忆合金驱动器13-7的另一端与固定在底板11-1-2上的驱动器架13-6固定连接。工作时，控制尾部进水的形状记忆合金驱动器13-7通电收缩，克服卷簧13-8的力开户左前进水板13-1和左后进水板13_9，外界的水分别从左前进水口 11-2-1和左后进水口 11-2-2流入型腔11中，型腔11扩张至最大状态时，控制尾部进水的形状记忆合金驱动器13-7停止通电并冷却，靠卷簧13-8的弹力将左前进水板13-1和左后进水板13-9关闭，左前进水板13-1和左后进水板13-9采用转动的开启方式。为保证型腔11不漏水，可在左前进水板13-1上和左后进水板13-9上安装密封件；为了使控制尾部进水的形状记忆合金驱动器13-7不漏电，可在控制尾部进水的形状记忆合金驱动13-7的外表面涂覆或包覆绝缘层或防护层。采用尾部进水装置13可以保证基体6的底面光滑，减小基体6在水中运行的阻力。其他组成及连接关系与实施例一相同。 实施例五结合图12、图13、图14、图15、图16说明本实施例。本实施例的进水装置由设置在型腔11底部的滑动式进水装置14组成；所述的滑动式进水装置14由左连接架
14-1、右连接架14-2、左形状记忆合金驱动器14-3、右形状记忆合金驱动器14_4、左复位弹簧14-5、右复位弹簧14-6、左进水门14-7、右进水门14_8、档块14_9、复位弹簧导轨14-10 组成；基体6的中间设有长孔6-1，型腔11装在基体6中间的长孔6-1内并与基体6固定连接，底板11-1-2的下端面与基体6的下端面在同一平面内，底板11-1-2的上端面的中间位置固定有档块14-9，档块14-9的左侧底板11-1-2上具有左进水口 11_1_2_1，档块14_9的右侧底板11-1-2上具有左进水口 11-1-2-2，左进水口与右进水口对称设置，底板11-1-2的上端面的左端固定有左连接架14-1，底板11-1-2的上端面的右端固定有右连接架14-2，与左进水口相对应的底板上具有左进水门14-7，与右进水口 11-1-2-2相对应的底板11-1-2 上具有右进水门14-8，左连接架14-1与左进水门14-7之间固定有左形状记忆合金驱动器 14-3，右连接架14-2与右进水门14-8之间固定有右形状记忆合金驱动器14-4，左形状记忆合金驱动器14-3与右形状记忆合金驱动器14-4同轴，左形状记忆合金驱动器14-3与右形状记忆合金驱动器14-4两侧的横向底板11-1-2上分别对称装有复位弹簧导轨14-10，复位弹簧导轨14-10固定在档块14-9上，复位弹簧导轨14-10的左端与左连接架14_1固定连接，复位弹簧导轨14-10的右端与右连接架14-2固定连接，左连接架14-1与左进水门14_7 之间的复位弹簧导轨14-10上固定装有左复位弹簧14-5，右连接架14-2与右进水门14_8 之间的复位弹簧导轨14-10上固定装有右复位弹簧14-6。由于进水装置设置在型腔11底部，型腔11扩张时，左形状记忆合金驱动器14-3与右形状记忆合金驱动器14-4通电，其温度超过逆相变点后产生逆相变恢复到原始的收缩状态，克服左复位弹簧14-5的弹力使左进水门14-7打开，克服右复位弹簧14-6的弹力使右进水门14-8打开，水分别从左进水口 11-1-2-1和右进水口 11-1-2-2进入到型腔11内，当型腔11扩张至最大时，左形状记忆合金驱动器14-3与右形状记忆合金驱动器14-4断电并冷却，左复位弹簧14-5推动左进水门 14-7复位，关闭左进水口 11-1-2-1，右复位弹簧14-6推动右进水门14_8复位，关闭右进水口 11-1-2-2。采用此结构的进水装置在高度方向占用的空间小，闭合时，左进水门14-7和右进水门14-8的闭合效果好。为了有较好的密封效果，可在左进水门14-7上和右进水门
14-8上安装密封圈。左形状记忆合金驱动器14-3与右形状记忆合金驱动器14-4外表面可以涂覆或包覆绝缘层或防护层，防止漏电而导致能量的流失以及液体的腐蚀。实施例六结合图17、图18、图19、图20说明本实施例。本实施例的进水装置由设置在型腔11底部的转动式进水装置15组成；所述的转动式进水装置15由左进水转动门
15-1、右进水转动门15-2、左前支座15-3、左后支座15_4、右前支座15_5、右后支座15_6、 左转轴15-7、右转轴15-8、连杆15-9、连接座15-10、第一固定柱15-11、第二固定柱15-12、 复位弹簧15-13、形状记忆合金驱动器15-14组成；基体6的中间设有长槽6-2，型腔11装在基体6中间的长槽6-2内并与基体6固定连接，底板11-1-2的下端面与基体6的下端面在同一水平面上，底板11-1-2上设有左进水端口 11-1-2-3和右进水端口 11-1-2-4，底板 11-1-2上固定有第一固定柱15-11和第二固定柱15-12，左进水端口 11-1_2_3和右进水端口 11-1-2-4之间的底板11-1-2上固定有左前支座15-3和左后支座15_4，右进水端口 11-1-2-4右侧的底板11-1-2上固定有右前支座15-5和右后支座15_6，左前支座15_3和左后支座15-4的通孔内装有左转轴15-7，与左进水端口 11-1-2-3相对应的左转轴15_7上固定有左进水转动门15-1，右前支座15-5和右后支座15-6的通孔内装有右转轴15_8，与右进水端口 11-1-2-4相对应的右转轴15-8上固定有右进水转动门15-2，左转轴15_7的后端固定有连接座15-10，连接座15-10与第一固定柱15-11之间固定装有复位弹簧15-13，连接座15-10与连杆15-9的一端铰接，连杆15-9的另一端固定在右转轴15_8上，连杆15_9 与第二固定柱15-12之间固定有形状记忆合金驱动器15-14。转动式进水装置15安装在底板11-1-2上，由连杆15-9和连接座15-10连接左进水转动门15_1和右进水转动门15_2， 型腔11扩张时，形状记忆合金驱动器15-14通电，其温度超过逆相变点后产生逆相变恢复到原始的收缩状态，克服复位弹簧15-13的弹力，拉动连杆15-9使左进水转动门15-1和右进水转动门15-2打开，水分别从左进水端口 11-1-2-3和右进水端口 11-1-2-4进入型腔11 中，当型腔11扩张至最大时，形状记忆合金驱动器15-14断电并冷却，复位弹簧15-13拉动连杆15-19使左进水转动门15-1和右进水转动门15-2复位，关闭左进水商品11_1_2_3和右进水端口 11-1-2-4。为提高密封效果，可在左进水转动门15-1和右进水转动门15-2的周边加装密封圈。为防止形状记忆合金驱动器漏电，减小能量损失，可在形状记忆合金驱动器15-14的外表面涂覆或包覆绝缘层或防护层。转动式进水装置15由于受型腔11的限制，开启时开口小，但开口区域较大，且只需要一个形状记忆合金驱动器15-14，其结构比较独立简单。其它连接关系与具体实施例一相同。实施例七结合图4、图6、图11说明本实施例。本实施例的鳍控制器7由鳍7_1、 第一限位架7-2、第二限位架7-3、鳍转动轴7-4、第一轴套架7-5、第二轴套架7_6、第一固定柱7-7、第二固定柱7-8、第三固定柱7-9、第一鳍形状记忆合金驱动器7-10、第一鳍复位弹簧7-11、第二鳍形状记忆合金驱动器7-12、第二鳍复位弹簧7-13组成；底板11_1_2的上端面治横向方向分别固定有第一轴套架7-5和第二轴套架7-6 ；第一轴套架7-5和和第二轴套架7-6的通孔内装有鳍转动轴7-4，鳍转动轴7-4的两端分别与鳍7-1固定连接，鳍转动轴7-4的中间位置上固定有第一固定柱7-7，鳍转动轴7-4两侧的纵向底板11-1-2上对称固定有第一限位架7-2和第二限位架7-3，第一限位架7-2外侧的纵向底板11-1-2上固定有第二固定柱7-8，第二限位架7-3外侧的纵向底板11-1-2上固定有第三固定柱7-9，第三固定柱7-9与第一固定柱7-7之间分别固定有第一鳍形状记忆合金驱动器7-10和第一鳍复位弹簧7-11，第二固定柱7-8与第一固定柱7-7之间分别固定有第二鳍形状记忆合金驱动器7-12和第二鳍复位弹簧7-13。用于控制该水下仿生机器人俯仰的鳍控制器7安装在该水下仿生机器人的头部，鳍7-1安装在鳍转动轴7-4上，鳍7-1分别由第一鳍形状记忆合金驱动器7-10和第二鳍形状记忆合金驱动器7-12通电收缩变形，拉动鳍7-1转动，并由第一限位架7-2和第二限位架7-3将鳍7-1限位在某一角度上，使该水下仿生机器人实现上浮或下潜；当鳍7-1需要复位时，收缩的第一鳍形状记忆合金驱动器7-10和第二鳍形状记忆合金驱动器7-12停止通电并冷却，由第一鳍复位弹簧7-11和第二鳍复位弹簧7-13将鳍7-1复位至原始状态。为防止第一鳍形状记忆合金驱动器7-10和第二鳍形状记忆合金驱动器7-12漏电，减小能量损失，可在第一鳍形状记忆合金驱动器7-10和第二鳍形状记忆合金驱动器7-12的外表面涂覆或包覆绝缘层或防护层。其他组成及连接关系与实施例一相同。实施例八结合图4、图6、图12、图14、图17、图18说明本实施例。本实施例与实施例一的不同点是本实施例还增加有限位机构16 ；限位机构16由限位拉线16-1和限位柱16-2组成；限位拉线16-1的两端分别与底板11-1-2和顶板11-1-1固定连接，底板11-1-2上固定有限位柱16-2。型腔11扩张至最大状态时，由连接顶板11-1-1和底板11-1-2的限位拉线 16-1拉紧顶板11-1-1和底板11-1-2限制型腔继续扩张；型腔11收缩至最小状态时，由安装在底板11-1-2上的限位柱16-2顶住顶板11-1-，限制型腔11继续收缩，可保护型腔11 外表面的蒙皮11-1-3不被损坏，延长蒙皮11-1-3的使用寿命。限位柱16-2也可以安装在顶板11-1-1上，顶住底板11-1-2，限制型腔11继续收缩。实施例九结合图21、图22、图23说明本实施例。本实施例与实施例一的不同点是本实施例由两个单脉冲推进器9并列组合构成双脉冲推进器10。采用双脉冲推进器10同时喷射， 即可实现大推力推进；也可以轮换喷射，实现连续推进。整个机器人由一套控制系统控制。 也可装载多个单脉冲喷射推进器9同时喷射，实现大推力推进，提高推进速度；交替喷射， 实现连续推进。实施例十结合图23说明本实施例。本实施例的双脉冲推进器10的进水装置采用尾部进水装置13。每个单脉冲推进器9都有一个独立的尾部进水装置13，可减小该水下仿生机器人的潜水阻力。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种仿生潜深水机器人装置，它包括电池(1)、控制计算机O)、沉浮控制装置(3)、 运动控制电路G)、通讯装置(5)、基体(6)、单脉冲推进器(9)、鳍控制器(7)；基体(6)和空腔(6-3)内分别固定有电池(1)、控制计算机(2)、运动控制电路(4)、通讯装置(5)；基体(6)上固定装有沉浮控制装置(3)，基体(6)的上端面固定有单脉冲推进器(9)， 单脉冲推进器右端的基体(1)上固定有鳍控制器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种仿生潜深水机器人装置，其特征在于，所述单脉冲推进器(9)包括型腔(11)、喷嘴总成(12)、型腔记忆合金驱动器(17)、型腔复位弹簧(18)、进水装置；型腔(11)由蒙皮腔(11-1)和腔室(11-2)组成；蒙皮腔(11-1)的左端与腔室(11-2) 连接成为一体，蒙皮腔(11-1)由顶板(11-1-1)、底板(11-1-2)、蒙皮(11-1-3)组成；底板(11-1-2)与顶板(11-1-1)之间通过蒙皮(11-1-3)固定连接构成蒙皮腔(11_1)，底板 (11-1-2)与基体(6)固定连接，顶板(11-1-1)与底板(11-1-2)之间连接有一组型腔记忆合金驱动器(17)和一组型腔复位弹簧(18)，型腔(11)上设有进水装置，型腔(11)的左端与喷嘴总成(12)固定连接。
3.根据权利要求2所述的仿生潜深水机器人装置，其特征在于喷嘴总成(12)由喷嘴 (12-1)、控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器(12-2)、喷嘴复位弹簧(12-3)、喷嘴管道支架(12-4)、第一连接架(12- 、第二连接架(12-6)、第三连接架(12-7)、第四连接架(12_8) 组成；喷嘴管道支架(12-4)的右端固定装在腔室(11-2)的左端面(11-2-3)的通孔内，喷嘴管道支架(12-4)左端的球面(12-4-1)装在喷嘴(12-1)的球形空腔(12_1_1)内并与喷嘴(12-1)铰接，喷嘴(12-1)的球形外表面(12-1-2)上治圆周方向对称固定有一组第一连接架(12- 和一组第二连接架(12-6)，与第一连接架(12- 相对应的喷嘴管道支架 (12-4)的外端面上固定有第三连接架(12-7)，与第二连接架(12-6)相对应的喷嘴管道支架(12-4)的外端面上固定有第三连接架(12-7)，与第二连接架(12-6)相对应的喷嘴管道支架(12-4)的外端面上固定有第四连接架(12-8)，第一连接架(12- 与控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器(12- 的左端固定连接，第三连接架(12-7)与控制喷嘴转动的形状记忆合金驱动器(12- 的右端固定连接，第二连接架(12-6)与喷嘴复位弹簧(12- 的左端固定连接，第四连接架(12-8)与喷嘴复位弹簧的右端固定连接；所述喷嘴(12-1)由两个分体的半喷嘴(12-1-3)相扣固定连接而成。
4.根据权利要求2所述的仿生潜深水机器人装置，其特征在于进水装置由设置在型腔 (11)内的尾部进水装置(1 组成；所述的尾部进水装置(1 由左前进水板(13-1)、拉线架(13-2)、拉线(13-3)、转轴(13-4)、转轴支座(13_5)、驱动器架(13_6)、控制尾部进水的形状记忆合金驱动器(13-7)、卷簧(13-8)、左后进水板(13-9)组成；腔室(11- 的左端面(11-2- 上设有左前进水口(11-2-1)和左后进水口(11-2-2)，转轴支座(13- 分别与腔室(11-2)的左端面(11-2-3)和底板(11-1-2)固定连接，转轴支座(13_5)内装有转轴(13-4)，转轴(13-4)与转轴老支座(13- 之间装有卷簧(13-8)，卷簧(13_8)的一端缠绕在转轴(13-4)上，卷簧(13-8)的另一端固定在转轴支座(13- 上，与腔室(11- 左端面(11-2-3)上的左前进水口(11-2-1)相对应的转轴(13-4)上固定有左前进水板(13_1)， 与腔室(11-2)左端面(11-2-3)上的左后进水口(11-2-2)相对应的转轴(13_4)上固定有左后进水板(13-9)，左前进水板(13-1)和左后进水板(13-9)分别与拉线(13- 的一端固定连接，拉线(13-3)的另一端通过固定在底板(11-1-2)上的拉线架(13-2)与控制尾部进水的形状记忆合金驱动器(13-7)的一端相连接，控制尾部进水的形状记忆合金驱动器 (13-7)的另一端与固定在底板(11-1-2)上的驱动器架(13-6)固定连接。
5.根据权利要求2所述的仿生潜深水机器人装置，其特征在于进水装置由设置在型腔 (11)底部的滑动式进水装置(14)组成；所述的滑动式进水装置(14)由左连接架(14-1)、 右连接架(14-2)、左形状记忆合金驱动器(14-3)、右形状记忆合金驱动器(14-4)、左复位弹簧(14-5)、右复位弹簧(14-6)、左进水门(14-7)、右进水门(14-8)、档块(14-9)、复位弹簧导轨(14-10)组成；基体(6)的中间设有长孔(6-1)，型腔(11)装在基体(6)中间的长孔(6-1)内并与基体(6)固定连接，底板(11-1-2)的下端面与基体(6)的下端面在同一平面内，底板(11-1-2)的上端面的中间位置固定有档块(14-9)，档块(14-9)的左侧底板(11-1-2)上具有左进水口(11-1-2-1)，档块(14-9)的右侧底板(11_1_2)上具有左进水口(11-1-2-2)，左进水口与右进水口对称设置，底板(11-1-2)的上端面的左端固定有左连接架(14-1)，底板(11-1-2)的上端面的右端固定有右连接架(14-2)，与左进水口相对应的底板上具有左进水门(14-7)，与右进水口(11-1-2-2)相对应的底板(11-1-2)上具有右进水门(14-8)，左连接架(14-1)与左进水门(14-7)之间固定有左形状记忆合金驱动器 (14-3)，右连接架(14- 与右进水门(14-8)之间固定有右形状记忆合金驱动器(14-4)，左形状记忆合金驱动器(14- 与右形状记忆合金驱动器(14-4)同轴，左形状记忆合金驱动器(14- 与右形状记忆合金驱动器(14-4)两侧的横向底板(11-1- 上分别对称装有复位弹簧导轨(14-10)，复位弹簧导轨(14-10)固定在档块(14-9)上，复位弹簧导轨(14-10) 的左端与左连接架(14-1)固定连接，复位弹簧导轨(14-10)的右端与右连接架(14-2)固定连接，左连接架(14-1)与左进水门(14-7)之间的复位弹簧导轨(14-10)上固定装有左复位弹簧(14-5)，右连接架(14-2)与右进水门(14-8)之间的复位弹簧导轨(14-10)上固定装有右复位弹簧(14-6)。
6.根据权利要求2所述的仿生潜深水机器人装置，其特征在于进水装置由设置在型腔(11)底部的转动式进水装置(1 组成；所述的转动式进水装置(1 由左进水转动门 (15-1)、右进水转动门(15-2)、左前支座(15-3)、左后支座(15_4)、右前支座(15_5)、右后支座(15-6)、左转轴(15-7)、右转轴(15-8)、连杆(15-9)、连接座(15-10)、第一固定柱 (15-11)、第二固定柱(15-12)、复位弹簧(15-13)、形状记忆合金驱动器(15-14)组成；基体 (6)的中间设有长槽(6-2)，型腔(11)装在基体(6)中间的长槽(6-2)内并与基体(6)固定连接，底板(11-1-2)的下端面与基体(6)的下端面在同一水平面上，底板(11-1-2)上设有左进水端口(11-1-2-3)和右进水端口(11-1-2-4)，底板(11_1_2)上固定有第一固定柱 (15-11)和第二固定柱(15-12)，左进水端口(11-1-2-3)和右进水端口(11_1_2_4)之间的底板(11-1-2)上固定有左前支座(15-3)和左后支座(15-4)，右进水端口(11_1_2_4)右侧的底板(11-1- 上固定有右前支座(15- 和右后支座(15-6)，左前支座(15- 和左后支座(15-4)的通孔内装有左转轴(15-7)，与左进水端口(11-1-2- 相对应的左转轴(15_7) 上固定有左进水转动门(15-1)，右前支座(15- 和右后支座(15-6)的通孔内装有右转轴 (15-8)，与右进水端口(11-1-2-4)相对应的右转轴(15-8)上固定有右进水转动门(15_2)， 左转轴(15-7)的后端固定有连接座(15-10)，连接座(15-10)与第一固定柱(15-11)之间固定装有复位弹簧(15-13)，连接座(15-10)与连杆(15-9)的一端铰接，连杆(15_9)的另一端固定在右转轴(15-8)上，连杆(15-9)与第二固定柱(15-1 之间固定有形状记忆合金驱动器(15-14)。
7.根据权利要求1所述的仿生潜深水机器人装置，其特征在于鳍控制器(7)由鳍 (7-1)、第一限位架(7- 、第二限位架(7- 、鳍转动轴(7-4)、第一轴套架(7- 、第二轴套架(7-6)、第一固定柱(7-7)、第二固定柱(7-8)、第三固定柱(7-9)、第一鳍形状记忆合金驱动器(7-10)、第一鳍复位弹簧(7-11)、第二鳍形状记忆合金驱动器(7-12)、第二鳍复位弹簧(7-13)组成；底板(11-1-2)的上端面治横向方向分别固定有第一轴套架(7-5)和第二轴套架(7-6)；第一轴套架(7- 和和第二轴套架(7-6)的通孔内装有鳍转动轴(7-4)，鳍转动轴(7-4)的两端分别与鳍(7-1)固定连接，鳍转动轴(7-4)的中间位置上固定有第一固定柱(7-7)，鳍转动轴(7-4)两侧的纵向底板(11-1- 上对称固定有第一限位架(7-2) 和第二限位架(7-3)，第一限位架(7- 外侧的纵向底板(11-1- 上固定有第二固定柱 (7-8)，第二限位架(7- 外侧的纵向底板(11-1- 上固定有第三固定柱(7-9)，第三固定柱(7-9)与第一固定柱(7-7)之间分别固定有第一鳍形状记忆合金驱动器(7-10)和第一鳍复位弹簧(7-11)，第二固定柱(7-8)与第一固定柱(7-7)之间分别固定有第二鳍形状记忆合金驱动器(7-12)和第二鳍复位弹簧(7-13)。
8.根据权利要求1所述的仿生潜深水机器人装置，其特征在于单脉冲推进器(9)还包括限位机构(16)；限位机构(16)由限位拉线(16-1)和限位柱(16-2)组成；限位拉线的两端分别与底板(11-1-2)和顶板(11-1-1)固定连接，底板(11-1-2)上固定有限位柱 (16-2)。
9.根据权利要求4所述的仿生潜深水机器人装置，其特征在于由两个单脉冲推进器 (9)并列组合构成双脉冲推进器(10)。
10.根据权利要求9所述的仿生潜深水机器人装置，其特征在于双脉冲推进器(10)的进水装置采用尾部进水装置(13)。
专利摘要本实用新型公开了一种仿生潜深水机器人装置，该装置根据海底软件动物原理，模仿其潜水方式，克服传统装置不易潜入深水的缺点。它包括电池、控制计算机、沉浮控制装置、运动控制电路、通讯装置、基体、单脉冲推进器、鳍控制器；基体和空腔-内分别固定有电池、控制计算机、运动控制电路、通讯装置；基体上固定装有沉浮控制装置，基体的上端面固定有单脉冲推进器，单脉冲推进器右端的基体上固定有鳍控制器。
文档编号B63C11/52GK201980405SQ20102059931
公开日2011年9月21日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者韩旭 申请人:韩旭