形狀記憶合金絲驅動的仿烏賊外套膜和腕鰭研究.pdf

1、資源環(huán)境問題是21世紀人類所要面臨的重大問題，陸地上的資源越用越少，于是人類將目光投向了海洋，占地球面積71％的海洋中蘊藏著豐富的生物資源和礦物資源。水下機器人是探測和開發(fā)海洋資源的重要工具。傳統(tǒng)的螺旋槳推進的水下潛器存在動作不靈活、對環(huán)境擾動大等缺點，于是模仿水下生物的仿生水下機器人受到研究者的高度關注。軟體動物烏賊采用外套膜噴射和鰭波動復合的推進方式，游動靈活、高效、機動性能好。烏賊的肌肉性靜水骨骼結構能夠產生力，進行動作和改變組織

2、剛度，但體積很難被壓縮。烏賊高超的游動本領和良好的轉彎機動能力就是得益于肌肉性靜水骨骼。本文模擬烏賊外套膜的噴射推進功能和腕鰭的方向控制功能，研制仿烏賊外套膜和腕鰭，為仿烏賊機器人的研究提供支持。
　　與其它類智能材料相比，形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，SMA)具有回復應力大、變形量穩(wěn)定、穩(wěn)定工作壽命較長等優(yōu)點，采用SMA絲作為仿烏賊外套膜和腕鰭的致動器。烏賊全身呈柔性，由于硅膠具有較好的柔性且性質穩(wěn)定，能夠

3、容易地壓縮且很快在彈性能作用下回復原狀，采用其作為仿烏賊外套膜和腕鰭的基體材料。烏賊在低速游動時，外套膜和腕鰭的動作頻率均不高，與SMA動作頻率接近；烏賊外套膜外徑應變在8%左右，與SMA的最大應變接近。
　　研制了直筒形和漏斗形的仿烏賊外套膜一共6個，直筒形的外套膜內徑收縮應變均大于6%，最大為10%。在單個脈沖作用下，漏斗形的仿烏賊外套膜在1.52s內向前移動了15.29mm，平均速度為10.1mm/s。在10個電壓脈沖作用下