本實(shí)用新型涉及仿生機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及涉及一種仿生蝌蚪。

背景技術(shù)：

近年來，南海局勢持續(xù)升溫，我國在南海領(lǐng)域投入了大量的人力物力，以對復(fù)雜多變的局勢做出快速反應(yīng)。但是派遣艦艇巡邏的方式不僅需要大量的國防開支，還做不到無遺漏的全天候信息獲取。目前，機(jī)器仿生魚已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，仿生魚可以成為一個(gè)信息獲取的工具，持續(xù)地在南海巡邏?，F(xiàn)有的仿生魚技術(shù)打過是靠多關(guān)節(jié)串聯(lián)的擺尾裝置驅(qū)動(dòng)，這種方式控制復(fù)雜，仿生魚重量大，結(jié)構(gòu)大；采用人工肌肉驅(qū)動(dòng)的仿生魚成本高且控制復(fù)雜，以上兩種技術(shù)都不適于實(shí)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種仿生蝌蚪。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種機(jī)器蝌蚪，包含頭部殼體、壓電換能器和尾巴；

所述頭部殼體為球形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有空腔，其外壁上設(shè)有和所述空腔相通用于安裝尾巴的通孔；

所述尾巴為連續(xù)變截面結(jié)構(gòu)，其較粗的一端設(shè)置在頭部殼體的空腔內(nèi)，較細(xì)的一端通過所述通孔伸出頭部殼體，且較粗的一端無法穿過所述通孔；

所述壓電換能器包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足均由金屬基體制成，通過支架與所述空腔的內(nèi)壁固定相連，呈左右對稱設(shè)置，且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足的上端面和下端面上均設(shè)有壓電陶瓷片；

所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足的頭部分別和尾巴較粗的一端相抵，用于驅(qū)動(dòng)尾巴左右擺動(dòng)。

作為本實(shí)用新型一種機(jī)器蝌蚪進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述壓電陶瓷片通過環(huán)氧樹脂膠膠合在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足的上下兩面，極化方向?yàn)檫h(yuǎn)離金屬基體的表面指向膠合在金屬基體上的表面。

作為本實(shí)用新型一種機(jī)器蝌蚪進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足的頭部為連續(xù)變截面結(jié)構(gòu)，較細(xì)的一端與所述尾巴相抵。

作為本實(shí)用新型一種機(jī)器蝌蚪進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述尾巴在與所述通孔接觸處的內(nèi)側(cè)設(shè)有弧形臺階，用于保證所述尾巴在受力時(shí)不脫離上述頭部殼體。

作為本實(shí)用新型一種機(jī)器蝌蚪進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述頭部殼體采用金屬或玻璃鋼制成。

作為本實(shí)用新型一種機(jī)器蝌蚪進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述尾巴呈扁平狀。

本實(shí)用新型還公開了一種基于該機(jī)器蝌蚪的工作方式，其特征在于，包含以下步驟：

通過使用有π/相位差的兩組電信號分別激勵(lì)兩組壓電陶瓷片，使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足產(chǎn)生伸縮變形，激勵(lì)尾巴上的質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)，從而在上述尾巴產(chǎn)生一個(gè)彎曲行波；

因?yàn)樗畬ξ舶驼駝?dòng)的阻尼作用，大大減弱了尾巴末端的行波反射避免駐波的產(chǎn)生，從而模擬出蝌蚪游動(dòng)時(shí)尾巴波動(dòng)運(yùn)動(dòng)；

通過改變電壓大小改變游動(dòng)速度、改變兩相信號的電壓差實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1. 結(jié)構(gòu)簡單，便于小型化；

2. 控制方式簡單，有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是一種機(jī)器蝌蚪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是頭部殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是壓電換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是陶瓷片極化方向及組合方式示意圖；

圖5是尾巴結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-頭部殼體，2-壓電換能器，3-螺栓，4-尾巴，5-壓電陶瓷片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如題1所示，本實(shí)用新型公開了一種機(jī)器蝌蚪，包含頭部殼體、壓電換能器和尾巴，頭部殼體為球形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有空腔，其外壁上設(shè)有和空腔相通用于安裝尾巴的通孔，尾巴為連續(xù)變截面結(jié)構(gòu)，其較粗的一端設(shè)置在頭部殼體的空腔內(nèi)，較細(xì)的一端通過通孔伸出頭部殼體，且較粗的一端無法穿過通孔。

頭部殼體可為任何形式的空腔結(jié)構(gòu)，材料可為任何強(qiáng)度足夠的材料，例如金屬或玻璃鋼，頭部殼體有三個(gè)螺紋孔以安裝壓電換能器，開有一個(gè)槽用于放置尾巴，如圖2所示。

如圖3所示，壓電換能器包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足均由金屬基體制成，通過支架與空腔的內(nèi)壁固定相連，呈左右對稱設(shè)置，且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足的上端面和下端面上均設(shè)有壓電陶瓷片。

如圖4所示，壓電陶瓷片通過環(huán)氧樹脂膠膠合在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足的上下兩面，極化方向?yàn)檫h(yuǎn)離金屬基體的表面指向膠合在金屬基體上的表面。

兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足的頭部分別和尾巴較粗的一端相抵，用于驅(qū)動(dòng)尾巴左右擺動(dòng)。

兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足的頭部為連續(xù)變截面結(jié)構(gòu)，較細(xì)的一端與尾巴相抵，以放大振幅。

尾巴為扁平狀連續(xù)變截面結(jié)構(gòu)，越遠(yuǎn)離頭部截面越小，且其端部與上述頭部殼體接觸處有弧形臺階，以保證尾巴在受到X軸正向力時(shí)不脫離頭部殼體其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

機(jī)器蝌蚪以硅膠方式密封。頭部殼體中剩余空間可放置其他附件已實(shí)現(xiàn)不同功能，例如攝像頭、紅外探測器、小型聲吶系統(tǒng)等。

通過使用有π/2相位差的兩組電信號分別激勵(lì)兩組壓電陶瓷片，使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)足產(chǎn)生伸縮變形，激勵(lì)尾巴上的質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)，從而在上述尾巴產(chǎn)生一個(gè)行波，因?yàn)樗畬ξ舶驼駝?dòng)的阻尼作用，大大減弱了尾巴末端的行波反射避免駐波的產(chǎn)生，從而模擬出蝌蚪游動(dòng)時(shí)尾巴波動(dòng)運(yùn)動(dòng)；通過改變電壓大小可改變游動(dòng)速度，改變兩相信號的電壓差可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，便于小型化，控制方式簡單，有廣闊的應(yīng)用前景。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語）具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。