一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼制造技术

本发明专利技术提供了一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼，包括鱼身，两个位于所述鱼身两侧部的胸鳍，位于所述鱼身内部的气囊、电源模块和控制模块；所述鱼身和所述胸鳍均为软体结构，所述鱼身前侧穿设有转轴，两个所述胸鳍分别安装于所述转轴的两端，所述胸鳍侧部设置有用于控制所述鱼身前行的缠绕有电阻丝的记忆合金板，所述转轴的侧壁设置有控制所述转轴自转的记忆合金弹簧，所述记忆合金板和所述记忆合金弹簧分别与所述电源模块电连接，所述电源模块与所述控制模块电连接。采用本发明专利技术技术方案的形状记忆合金驱动的软体机器鱼，该软体机器鱼适用性强，能够在不同水域内实现鱼身多方向行进和转弯，且控制结构简单，结构稳定性强。

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼
本专利技术涉及水下仿生机器人
，具体涉及一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼。
技术介绍
自从1994年MIT成功研制了世界上第一条真正意义上的摆尾式仿生金枪鱼，国内外都对仿生鱼越来越重视。国内外已对仿生鱼作了大量研究，在国内中国科学院自动化研究所研究出运用电机控制鱼尾的转动的方法，专利申请号为200410101878.0，名称为“一种仿生机器鱼尾部运动机构设计鱼控制方法”；中科院沈阳自动化研究所研究出辆关节的仿生机器鱼模型。北京航空航天大学机器人研究所研究了机器鳗鱼和机器海豚。在国外，美国东北大学海洋科技中心利用形状记忆合金和连杆机构开发了波动推进的机器鳗鱼；日本东京大学研制了辆关节自推进机器海豚；日本名古屋大学Fukuda研制出形状记忆合金驱动微型身体波动式水下推进器和压电陶瓷驱动的双鳍鱼型微机器人。形状记忆合金(shapememoryalloys，简称SMA)是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料，形状记忆合金是目前形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。形状记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例，人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。目前应用传统的电动、液压、气动等驱动力大的大型机器鱼在速度上有大的优势，然而，为了实现仿生鱼实现多方向行进及转弯，现有技术中的仿生鱼内设置有复杂的连杆或者关节等机械结构，由此造成仿生鱼的体积和重量较大，结构复杂，导致机器人的复杂性大大提高；同时，基于上述复杂结构，仿生鱼的控制复杂，仿生鱼在运行过程中容易出现控制故障，导致仿生鱼无法正常工作，此外，现有的仿生鱼的适用性差，在不同水密度的水域内仿生鱼不能稳定运行，即每一种仿生鱼只能在指定的水域内行进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼，该软体机器鱼适用性强，能够在不同水域内实现鱼身多方向行进和转弯，且控制结构简单，结构稳定性强。基于此，本专利技术提供了一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼，包括鱼身，两个位于所述鱼身两侧部的胸鳍，位于所述鱼身内部的气囊、电源模块和控制模块；所述鱼身和所述胸鳍均为软体结构，所述鱼身前侧穿设有转轴，两个所述胸鳍分别安装于所述转轴的两端，所述胸鳍侧部设置有用于控制所述鱼身前行的缠绕有电阻丝的记忆合金板，所述转轴的侧壁设置有控制所述转轴自转的记忆合金弹簧，所述记忆合金板和所述记忆合金弹簧分别与所述电源模块电连接，所述电源模块与所述控制模块电连接。作为优选方案，所述鱼身内设置有骨架板，所述电源模块和所述控制模块安装于所述骨架板上，所述骨架板前侧设置有安装座，所述转轴穿设于所述安装座。作为优选方案，所述骨架板上固接有至少两个立柱，各所述立柱沿所述转轴的长度方向上均匀分布，所述记忆合金弹簧的两端分别与所述立柱和所述转轴的侧部相连接。作为优选方案，所述记忆合金弹簧包括相互平行设置的第一记忆合金弹簧和第二记忆合金弹簧，所述第一记忆合金弹簧位于所述立柱的上侧，所述第二记忆合金弹簧位于所述立柱的下侧。作为优选方案，所述安装座包括弧形座和设置于所述弧形座两侧的连接板，各所述连接板安装于所述骨架板上，所述转轴穿设于所述弧形座，且所述转轴和所述弧形座之间设置有轴承。作为优选方案，所述转轴的两端均安装有转接板，各所述转接板安装于所述转轴的端面，各所述胸鳍通过所述转接板而与所述转轴相连接，所述记忆合金板的一端固定连接于所述转接板，且各所述转接板与所述转轴的端面形成的夹角θ，其中100°≤θ≤135°。作为优选方案，所述鱼身的底侧设置有图像收集模块和水流传感器，所述图像收集模块和所述水流传感器分别与所述控制模块电连接。作为优选方案，所述图像收集模块包括摄像头，所述摄像头可转动地安装于所述鱼身的底侧，所述摄像头的侧部设置有LED灯。作为优选方案，所述鱼身内还设置有无线通信模块，所述控制模块通过所述无线通信模块与终端设备信号连接，所述终端设备包括PC机。作为优选方案，所述鱼身、所述胸鳍和所述气囊的材质均为硅胶，所述气囊设置于所述鱼身的上侧，且所述气囊设置有与所述鱼身贯通的充气孔。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：1、鱼身内设置有气囊，气囊充气后能够使得该机器鱼更好地游动，通过改变气囊里面的气压来适应不同密度的水，使得机器鱼能够稳定地在水内游行，从而使得该机器鱼能够在不同水域内工作，适用性强；通过在记忆合金板上的电阻丝加热，使得记忆合金板发热产生形变，电阻丝停止加热后记忆合金板冷却能恢复原先形状，周期性加热及冷却记忆合金板从而实现鱼鳍拍动，使机器鱼获得前进的推力，改变使得位于鱼身两侧的胸鳍内记忆合金板的电流大小不同，从而使得两侧的记忆合金板的变形量不同，进而实现鱼身的差速转弯，转轴的侧壁设置有控制转轴自转的记忆合金弹簧，记忆合金弹簧拉动转轴转动，从而使得转轴带动胸鳍转动，从而实现鱼身的上下游动，综上，该机器鱼能够实现六个方向的游行及转向；电源模块为记忆合金板和记忆合金弹簧供电，而控制模块能够控制电源模块的供电情况，从而实现该机器鱼的多方向游动及转弯，整个结构简单且控制方便，稳定性能良好。2、鱼身内设置有骨架板，电源模块和控制模块安装于骨架板上，骨架板前侧设置有安装座，转轴穿设于安装座，骨架板提供多个安装部位，从而使得整个机器鱼的部件合理安装，且拆装维护更加方便。3、记忆合金弹簧包括相互平行设置的第一记忆合金弹簧和第二记忆合金弹簧，第一记忆合金弹簧位于立柱的上侧，第二记忆合金弹簧位于立柱的下侧，基于上述结构，第一记忆合金弹簧通电拉伸转轴上侧，第二记忆合金弹簧断电，此时转轴带动发生顺时针转动，相应地，第一记忆合金弹簧断电冷却后恢复原状，第二记忆合金弹簧通电拉动转轴下侧，从而使得转轴发生逆势针转动，上述结构使得转轴顺时针及逆时针转动调节更方便，进而使得鱼身的上下游动控制简单稳定且便捷。4、鱼身的底侧设置有图像收集模块和水流传感器，图像收集模块和水流传感器分别与控制模块电连接，图像收集模块用于收集水中的图像信息，例如得到水内的障碍物，而水流传感器用于收集水流速度以及方向信息，上述信息传输至控制模块内进行分析处理，控制模块根据上述信息控制记忆合金板和记忆合金弹簧的通电及调控电流大小，从而使得机器鱼在水中稳定游动。5、鱼身内还设置有无线通信模块，控制模块通过无线通信模块与终端设备信号连接，终端设备包括PC机，通过PC机进行远程控制及监测机器鱼的游行，而PC机也可以实时对机器鱼进行控制，且便于参数的远程调整，使得机器鱼游行更加稳定，且能够实时反馈机器鱼勘测得到的信息。附图说明图1为本专利技术实施例中鱼身内部的结构示意图。图2为本专利技术实施例中转轴与胸鳍之间的结构示意图。图3为本专利技术实施例中形状记忆合金驱动的软体机器鱼的整体结构示意图。图4为本专利技术实施例中控制系统结构示意图。图中：1－鱼身，2－胸鳍，3－气囊，4－转轴，5－记忆合金板，6－记忆合金弹簧，7－骨架板，8－安装座，9－立柱，10－转接板，11－电源模块，12－控制模块，13－图像收集模块，14－水流传感器，15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼，其特征在于：包括鱼身，两个位于所述鱼身两侧部的胸鳍，位于所述鱼身内部的气囊、电源模块和控制模块；所述鱼身和所述胸鳍均为软体结构，所述鱼身前侧穿设有转轴，两个所述胸鳍分别安装于所述转轴的两端，所述胸鳍侧部设置有用于控制所述鱼身前行的缠绕有电阻丝的记忆合金板，所述转轴的侧壁设置有控制所述转轴自转的记忆合金弹簧，所述记忆合金板和所述记忆合金弹簧分别与所述电源模块电连接，所述电源模块与所述控制模块电连接。

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆合金驱动的软体机器鱼，其特征在于：包括鱼身，两个位于所述鱼身两侧部的胸鳍，位于所述鱼身内部的气囊、电源模块和控制模块；所述鱼身和所述胸鳍均为软体结构，所述鱼身前侧穿设有转轴，两个所述胸鳍分别安装于所述转轴的两端，所述胸鳍侧部设置有用于控制所述鱼身前行的缠绕有电阻丝的记忆合金板，所述转轴的侧壁设置有控制所述转轴自转的记忆合金弹簧，所述记忆合金板和所述记忆合金弹簧分别与所述电源模块电连接，所述电源模块与所述控制模块电连接。2.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动的软体机器鱼，其特征在于：所述鱼身内设置有骨架板，所述电源模块和所述控制模块安装于所述骨架板上，所述骨架板前侧设置有安装座，所述转轴穿设于所述安装座。3.根据权利要求2所述的形状记忆合金驱动的软体机器鱼，其特征在于：所述骨架板上固接有至少两个立柱，各所述立柱沿所述转轴的长度方向上均匀分布，所述记忆合金弹簧的两端分别与所述立柱和所述转轴的侧部相连接。4.根据权利要求3所述的形状记忆合金驱动的软体机器鱼，其特征在于：所述记忆合金弹簧包括相互平行设置的第一记忆合金弹簧和第二记忆合金弹簧，所述第一记忆合金弹簧位于所述立柱的上侧，所述第二记忆合金弹簧位于所述立柱的下侧。5.根据权利要求2所述的形状记忆合金驱动的软体机器鱼，其特征在于：所述安装座包括弧形座和设...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴羽，肖俊龙，胡威，黄文恺，许志鹏，黄伙球，黄声，李志强，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44