柔性水下悬停机器人的液气相变驱动及制造

为解决传统水下机器人功耗大、噪音大、机电特征易被探测的缺点，受河鲀应激防御时体型变化的启发，设计并制造了一种基于液气相变驱动的柔性水下悬停机器人（简称悬停机器人）：基体由柔性硅橡胶材料制成，内部预设一腔体，腔体内封装低沸点驱动液体（3M? Novec? 7000，沸点35 ℃），通过加热驱动液体使其发生液气相变，作用在内腔壁面上的饱和蒸气压使悬停机器人的体积发生变化从而改变悬停机器人的浮力；通过控制驱动温度实现悬停机器人的上浮下潜运动与定深悬停。实验表明，悬停机器人在自封装15 mL驱动液体时的驱动温度范围为50～100 ℃，最大可提供约为自重1.95倍的浮力；在驱动温度为53 ℃时，可实现定深悬停；在驱动温度范围内，浮力测值误差小于5%。基于液气相变驱动的柔性水下悬停机器人回避了传统的机电驱动传动，自带工质，尺寸小重量轻，适合水下复杂环境作业；工作功耗小，驱动过程无噪声。