The invention discloses a method for controlling the buoyancy of an underwater vehicle by using a software-driven rudder wing. The method uses a software driver to adjust the angle of the rudder wing and the bending amplitude of the rudder wing of an underwater vehicle so as to control the floating of the underwater vehicle, increase the motion form and freedom of the underwater vehicle, and enhance the environmental adaptability and biological affinity of the underwater vehicle. The dielectric elastomer film is fabricated into a modular software driver, which has the advantages of large driving force, high space utilization, large driving deformation, sensitive buoyancy control and easy to be used in integrated complex systems.
【技术实现步骤摘要】
一种利用软体驱动舵翼控制水下机器人浮力的方法
本专利技术属于柔性智能器件领域,特别提供了一种利用软体驱动舵翼控制水下机器人浮力的方法。
技术介绍
软体机器人驱动不同于传统硬材料机器人的电机、舵机、气泵,其需要有适合的软体材料,并且需要得到软体材料的运动性能,使用合适的一些激励方式来驱动软体材料以实现和生物肌肉相似的运动。如今主流的驱动方式有形状记忆合金驱动、介电高弹体驱动和离子交换聚合物金属复合材料驱动等。Kovacs等人使用介电高弹体为VHB4910(3M)先进行预拉伸,后均匀涂覆碳粉颗粒与粘结剂的混合剂,沿着厚度方向堆叠片状的驱动单元,设计了一种多层堆叠式介电高弹体驱动器(KovacsG,2009)。通过该方式制作的柱形驱动器长度21.2mm,直径20mm。在电压驱动下,无机械负载变形可达-18%;若将两端位移约束,最大输出力可达32N。除了形变大,介电高弹聚合物还具有高弹性能密度、低价、轻质、快速响应、高生物亲和性等优点。在现有技术中,出现了一些在水下机器人中用柔性材料驱动的例子,例如,CN105083510A公开了一种采用可变形材料及驱动薄膜的水中机器人;CN104309714A公开了一种采用全软材料的柔性智能爬行机器,并且利用智能软材料的本征应变进行驱动;CN206734590U和CN106985988A公开了一种基于介电弹性体的模块化驱动装置;CN108288922A公开了一种仿生柔性摆动致动器。但现有技术却没有利用柔性材料控制水下机器人上浮力的应用,而水下机器人驱动或运动的关键之一就在于其浮了的灵敏的控制。本专利技术利用介电高弹聚合物能在电场 ...
【技术保护点】
1.一种利用软体驱动舵翼控制水下机器人浮力的方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1、制作软体驱动舵翼,选择1mm厚的VHB4910作为DE材料,预拉伸比例为3×3.5,采用多点拉伸方式,总共12个拉伸点,匀速拉伸VH薄膜,并粘上ABS框架;将碳膏均匀涂抹在预拉伸的VHB膜上,在涂了电极的那一面盖上另一层VHB膜,并在电极上接出两条锡纸用于外接导线,最后粘上设计好的柔性框架,去除多余的VHB薄膜,制成软体驱动舵翼;步骤2、软体驱动舵翼制作完成后,将软体驱动舵翼安装在水下航行器的尾部或者成对对称安装在水下航行器的两侧,使舵翼向后下方呈初始弯曲状态;其中,对所述软体驱动舵翼施加电场激励,在麦克斯韦应力的作用下薄膜厚度减小,长度和宽度增加,薄膜的回复力消失,柔性驱动框架便会在在自己的力矩的作用下恢复自己本身的平面状态,从而使得形变弯曲的角度减小,形成通电状态;断电后,VHB薄膜本身的回复力又使整个结构重新回到初始弯曲状态;步骤3、当水下航行器向前驱动时,舵翼处于初始弯曲状态,所述舵翼下部水流受到阻滞、速度变慢,舵翼下方压力大于舵翼上方压力,使得在软体舵翼的作用下,水下航行器受到向上的浮力作用; ...
【技术特征摘要】
1.一种利用软体驱动舵翼控制水下机器人浮力的方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1、制作软体驱动舵翼,选择1mm厚的VHB4910作为DE材料,预拉伸比例为3×3.5,采用多点拉伸方式,总共12个拉伸点,匀速拉伸VH薄膜,并粘上ABS框架;将碳膏均匀涂抹在预拉伸的VHB膜上,在涂了电极的那一面盖上另一层VHB膜,并在电极上接出两条锡纸用于外接导线,最后粘上设计好的柔性框架,去除多余的VHB薄膜,制成软体驱动舵翼;步骤2、软体驱动舵翼制作完成后,将软体驱动舵翼安装在水下航行器的尾部或者成对对称安装在水下航行器的两侧,使舵翼向后下方呈初始弯曲状态;其中,对所述软体驱动舵翼施加电场激励,在麦克斯韦应力的作用下薄膜厚度减小,长度和宽度增加,薄膜的回复力消失,柔性驱动框架便会在在自己的力矩的作用下恢复自己本身的平面状态,从而使得形变弯曲的角度减小,形成通电状态;断电后,VHB薄膜本身的回复力又使...
【专利技术属性】
技术研发人员:李铁风,郑畅东,曹畅,袁炎炎,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。