项目简介:
随着仿生学、机器人学、流体力学、电磁学、新型材料科学、自动控制理论等学科的不断进步,以及海洋经济的发展和军事需求的增加,科研工作者把目光投向了长期生活在水下的各种生物运动机理的研究上。与此同时,经过几亿年的进化以后,鱼类具备了非常出色的水下游动能力,不仅可以长时间巡游保持低能耗、高效率,而且表现出良好的机动性。
目前广泛应用的水下航行器基本都是采用螺旋浆推进,由于在螺旋桨尾部的水流分离、漩涡多、气泡大等原因造成的能量损失,其推进效率只能达到40%。而鱼类推进效率可以达到80%以上。随着近年来仿生生物学的应用,鱼类水下游动的高机能性,高效率,以及对环境扰动小等优点在水下航行器备受推崇,且在民用、军事领域有着十分广阔的应用前景,现有的软体仿生水下机器人的驱动部件只能实现水下软体机器人躯体单单顺时针或逆时针弯曲,然后恢复初始状态,无法使软体机器人躯体即能顺时针弯曲又能逆时针弯曲。
主要创新成果:
1. 通过介电高弹体薄膜对交流电压的响应,将薄膜张力变化转化为机器鱼的扑动,从而通过柔性鳍获得水动力。
2. 通过电压驱动控制,依靠自身携带的小型化高压电源和控制系统,突破性地实现了快速机动性(最大运动速度为6cm/s)和长时续航(在 450mAh的锂电池供能下运动3小时)。
3. 该机器鱼能够很好地适应水温环境,可以在冰水混合物和温度高达74℃的水中运动。全透明的特性有助于提升机器鱼的隐身效果。
4. 紧凑的全软体结构设计,还使得其主要结构可利用三维打印技术直接成型。
