基于离子型人工肌肉驱动的小型机器鱼及其运动方法

摘要

本发明涉及一种基于离子型人工肌肉驱动的小型机器鱼及其运动方法，属于智能材料应用技术领域。该机器鱼是由胸鳍驱动系统和尾鳍驱动系统协同驱动鱼体，胸鳍驱动系统由一个位于鱼体内的U型机架和左右共两组胸鳍机构组成，每组胸鳍机构均由3片IPMC材料片，转动圆盘、转动轴、胸鳍薄膜组成，可以实现上下拍翼和摇翼两种动作；尾鳍驱动系统由固定在尾部的电极夹持装置、IPMC材料片、尾鳍组成，可以实现鱼体轴线平面内单向或双向摆动。鱼体内部放置控制板和电池，通过设定合适驱动信号实现机器鱼的直线巡游、加速/减速/急停、左右/转弯、上浮/下潜等运动模式。

主权项

一种基于离子型人工肌肉驱动的小型机器鱼，包括鱼体（1）、胸鳍驱动系统（2）、尾鳍驱动系统（3）、控制系统和电源组成；其特征在于：所述胸鳍驱动系统（2）由一个位于鱼体（1）内的U型机架（2‑1）和左、右共两组胸鳍机构组成；其中每组胸鳍机构均由第一IPMC材料片（2‑2）、转动轴及轴承（2‑3）、转动圆盘（2‑4）、胸鳍薄膜（2‑5）、第二IPMC材料片（2‑6）、第三IPMC材料片（2‑7）组成；所述U型机架（2‑1）由左、右共两块侧板和底板组成；所述转动圆盘（2‑4）通过所述转动轴及轴承（2‑3）安装于所述U型机架（2‑1）侧板的外侧；所述转动圆盘（2‑4）内侧具有一对伸向U型机架（2‑1）底板上方的拨杆（2‑4‑2）；所述U型机架（2‑1）的底板设有IPMC放置沟槽（2‑1‑2）；所述第一IPMC材料片（2‑2）下部利用螺钉与其前、后两侧的电极铜片夹紧并安装于该IPMC放置沟槽（2‑1‑2）内；该第一IPMC材料片（2‑2）的上部恰好位于上述一对拨杆（2‑4‑2）之间；所述转动圆盘（2‑4）外侧固定着两个胸鳍薄膜连接块（2‑4‑4）；所述第二IPMC材料片（2‑6）利用螺钉与其上、下两侧的电极铜片夹紧并安装于其中一个胸鳍薄膜连接块（2‑4‑4）处，所述第三IPMC材料片（2‑7）利用螺钉与其上、下两侧的电极铜片夹紧并安装于另一个胸鳍薄膜连接块（2‑4‑4）处；所述胸鳍薄膜（2‑5）安装于第二IPMC材料片（2‑6）和第三IPMC材料片（2‑7）的上表面； 所述尾鳍驱动系统（3）包括通过电极夹持装置（3‑1）固定在鱼体（1）尾部的第四IPMC材料片（3‑2），以及安装于第四IPMC材料片（3‑2）末端的尾鳍（3‑3）组成。