本發(fā)明屬于機器人技術(shù)，尤其涉及一種壓電驅(qū)動的水上機器人。

背景技術(shù)：

水上機器人通過安裝攝像頭、氣體或化學等傳感器，可以完成水面?zhèn)商娇辈?、水質(zhì)監(jiān)測以及液面清污等工作，但水上機器人獨特的作業(yè)環(huán)境和運動模式要求它只能有很小的自重和體重，因此結(jié)構(gòu)不能太復雜，所以研制非常困難。目前研制的水面機器人主要有仿水黽機器人，這類機器人利用水的表面張力在水面上站立和行走，但此類機器人研制非常困難，成本很高。還有一類水上機器人使用電機驅(qū)動，電機由于轉(zhuǎn)速高，還需要增加減速機構(gòu)來降低速度，增加了結(jié)構(gòu)復雜程度。但是目前已有的水上機器人普遍存在結(jié)構(gòu)復雜、移動不夠靈活、無轉(zhuǎn)向和調(diào)速功能等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、移動靈活的特點，且有快速調(diào)速的功能。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種壓電驅(qū)動的水上機器人，包括第一機體、第二機體、第三機體、第一葉片、第二葉片、第一螺栓、第二螺栓和信號發(fā)生器；所述第一機體和第二機體之間通過第一螺栓相連，且兩者之間還設有兩個第一葉片；所述第二機體和第三機體之間通過第二螺栓相連，且兩者之間還設有兩個第二葉片；所述第一葉片和第二葉片的結(jié)構(gòu)相同，兩者均由粘貼在一起的壓電陶瓷片和基板構(gòu)成；所述第一機體和第三機體內(nèi)設有信號發(fā)生器，用于將正弦交變電壓分別施加到第一葉片和第二葉片上。

優(yōu)選的，所述第一機體、第二機體和第三機體采用防水塑料制成。

優(yōu)選的，所述兩個第一葉片分布在第一機體和第二機體的兩側(cè)；所述兩個第二葉片分布在第二機體和第三機體的兩側(cè)。

優(yōu)選的，所述基板采用T形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述壓電陶瓷片和基板外表面涂有防水塑料。

由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：

本發(fā)明方案的壓電驅(qū)動的水上機器人，其結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低、移動靈活的特點，且有快速轉(zhuǎn)向和調(diào)速的功能，滿足了使用需求，具有較強的推廣價值。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為第一葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為第一葉片的一階彎振的振型圖；

其中：1、第一機體；2、第二機體；3、第三機體；4、第一葉片；5、第一螺栓；6、第二螺栓；7、第二葉片；8、壓電陶瓷片；9、基材。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

如附圖1所示的本發(fā)明所述的一種壓電驅(qū)動的水上機器人，包括第一機體1、第二機體2、第三機體3、第一葉片4、第二葉片7、第一螺栓5、第二螺栓6和信號發(fā)生器；所述第一機體1和第二機體2之間通過第一螺栓5相連，且兩者之間還設有兩個第一葉片4；所述第二機體2和第三機體3之間通過第二螺栓6相連，且兩者之間還設有兩個第二葉片7；所述第一葉片4和第二葉片7的結(jié)構(gòu)相同，兩者均由粘貼在一起的壓電陶瓷片8和基板9構(gòu)成；所述第一機體1和第三機體3內(nèi)均設有信號發(fā)生器，用于將正弦交變電壓分別施加到第一葉片4和第二葉片7上；所述第一機體1、第二機體2和第三機體3采用防水塑料制成；所述兩個第一葉片4分布在第一機體1和第二機體2的兩側(cè)；所述兩個第二葉片7分布在第二機體2和第三機體3的兩側(cè)；所述基板9采用T形結(jié)構(gòu)；所述壓電陶瓷片8和基板9外表面涂有防水塑料。

第一葉片和第二葉片的結(jié)構(gòu)完全相同，第一葉片的結(jié)構(gòu)如附圖2所示，其包括壓電陶瓷片和基板，基板使用薄的不銹鋼片制成，壓電陶瓷片和基板外表面涂上薄層防水塑料，其中基板采用T形結(jié)構(gòu)，增大與水的接觸面積，從而提高驅(qū)動力。

工作原理如下所述：當本發(fā)明在工作時，由于機體密度比水小，漂浮在水面上，第一葉片和第二葉片位于水下，第一機體和第三機體上的信號發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率的相同輻值的半波正弦交變電壓，然后分別施加在第一葉片和第二葉片的壓電陶瓷片上，該半波正弦交變電壓產(chǎn)生的電場與壓電陶瓷片的極化方向相反，壓電陶瓷片產(chǎn)生收縮，當該交變電壓的頻率與第一葉片以及第二葉片的一階彎振頻率接近時，可激起第一葉片和第二葉片的一階彎振，附圖3所示為第一葉片的一階彎振的振型圖，顯示了第一葉片變形前和變形后的狀態(tài)，產(chǎn)生附圖3所示的向壓電陶瓷片一側(cè)的彎曲；第一葉片和第二葉片的狀態(tài)一致，當?shù)谝蝗~片和第二葉片在水中持續(xù)高頻向壓電陶瓷片一側(cè)彎曲擺動時，可使本發(fā)明向前行運動。

當改變第一機體和第二機體中的半波正弦交變電壓施加在壓電陶瓷片上的電場方向時，該半波正弦交變電壓產(chǎn)生的電場與壓電陶瓷片的極化方向一致，壓電陶瓷片會產(chǎn)生伸張，第一葉片和第二葉片會產(chǎn)生向壓電陶瓷片另一側(cè)的彎曲，可使本發(fā)明往相反的方向運動。

通過控制第一葉片和第二葉片的彎曲擺動方向，可實現(xiàn)本發(fā)明的前進后退。當需要調(diào)速時，只需要改變信號發(fā)生器產(chǎn)生的一定頻率的半波正弦交變電壓的幅值即可，幅值增大時，第一葉片和第二葉片彎曲擺動的幅度相應增大，本發(fā)明的行駛速度便會加快。

本發(fā)明的壓電驅(qū)動的水上機器人，其結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低、移動靈活的特點，且有快速調(diào)速的功能，滿足了使用需求，具有較強的推廣價值。

以上僅是本發(fā)明的具體應用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。