CN104443331A 说明 书 2/4页 带动，因此其运动与自然界中真实水母躯体的柔性变形还有一定差距。此外，由于SMA通电 后的变形量有限且形态回复过程具有一定的时间迟滞，也使得该机器水母的推进效率和运 动控制精度受到了限制。 发明内容 [0007]本发明是为解决现有仿生机器水母存在机械结构复杂、系统集成度低、推进效率 低、运动控制精度有限，以及推进器本体的推进行为与自然界中真实水母的动作行为有较 大区别的问题，进而提供一种内嵌式柔性关节驱动的仿水母水下推进装置。 [0008] 本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的内嵌式柔性关节驱动的仿水 母水下推进装置包括动力及控制模块，它还包括腹腔端盖、仿生柔性躯体、腹腔基座和N个 柔性压电纤维复合材料驱动关节，腹腔基座的外边缘加工有N个触手，其中N为正整数，且 N≥8； [0009] 所述仿生柔性躯体的外轮廓呈半球形，仿生柔性躯体的侧壁面内沿其周向均布嵌 装有N个柔性压电纤维复合材料驱动关节，腹腔基座嵌入仿生柔性躯体的底部，腹腔端盖 的开口端盖合在腹腔基座的开口端上且二者可拆卸密封连接，腹腔端盖的封闭端呈弧形， 腹腔基座的每个触手上固装有一个柔性压电纤维复合材料驱动关节，动力及控制模块安装 在腹腔端盖与腹腔基座构成的封闭空腔中，动力及控制模块与N个柔性压电纤维复合材料 驱动关节电连接。 [0010]本发明的有益效果是：一、本发明的内嵌式柔性关节驱动的仿水母水下推进装置 主要通过控制柔性压电纤维复合材料(F℃)驱动关节的正向弯曲和反向弯曲变形来带动 机器水母的柔性壳体进行收缩和舒张以达到水母推进的效果。自然界中水母的一个完整运 动周期包括躯体舒张和躯体收缩两个阶段，其中躯体收缩阶段是喷水产生前向推进力的最 有效阶段，而舒张阶段是为了扩大躯体所包裹流体的体积，为收缩阶段做准备。压电纤维复 合材料(FC)是一种电驱动变形的智能材料，本发明对柔性压电纤维复合材料(MFC)驱动 关节的其中一侧面通电时便会产生弯曲变形，本发明的柔性压电纤维复合材料(FC)驱动 关节内嵌于柔性（如硅胶）躯体中，且绕推进装置中心轴线的周向均匀分布，相邻两个关节 的夹角相同，整体驱动力的分布也较为均匀，因此其运动会直接带动躯体的运动。当柔性压 电纤维复合材料(MF℃)致动关节沿中心轴线的方向弯曲时，会驱动推进装置的柔性躯体收 缩，此时会将柔性躯体的空腔中的流体喷出进而获得反方向的有益推进的动量，实现有效 推进：当柔性压电纤维复合材料(MF℃)驱动关节沿中心轴线的反方向弯曲时，会驱动推进 装置躯体舒张，此时仿生柔性躯体的腹腔中包裹的流体体积会增大，为下一阶段的收缩储 备足够的流体。由于柔性压电纤维复合材料(MF℃)的运动控制较为灵敏，动作迟滞性低，因 此，通过有效的循环控制通电状态便可以精确地控制仿水母推进装置的运动，实现与自然 界中真实水母运动相似的推进效果。 [0011]二、本发明的仿水母水下推进装置机械结构轻巧、设计灵活，系统集成度高，便于 加工制造和维护，由于采用了柔性柔性压电纤维复合材料(FC)驱动关节进行驱动，因此 运动控制精度高，推进效率提高了40%-55%，且推进装置在运动时基本无噪音，对周围环 境和水生生物的影响可以忽略不计，实现了优良的仿生推进性能。 [0012] 三、本发明的外轮廓呈半球形的仿生柔性躯体以及腹腔端盖的封闭端为弧形，二 4