摘要：经过漫长的自然选择,水生生物已进化出独特的结构和运动模式,在水下生存具有得天独厚的优势。研究水生生物的运动方式并加以模仿,同时将智能驱动材料应用于水下仿生机器人的结构和运动设计是目前水下仿生机器人的研究热点之一。结合水生生物和智能驱动材料的优点,使得采用智能驱动材料设计的水下仿生机器人更易小型化、机动性更高,可进行连续柔性运动,从而实现在水下的复杂动作,相较传统驱动方式具有显著优势。文中介绍了几种典型水生生物的运动机理,比较了4种典型智能材料性能指标及其优缺点,在此基础上综述了现有3种模仿水生生物推进方式的采用智能驱动材料设计的水下仿生机器人及其结构主要特点,并对其运动效率进行了分析和比较,指出了未来水下仿生机器人的发展需要解决的一些关键问题。

摘要：墨鱼是一种常见的海生鱼类,其在逃生时的快速运动机制具有良好的机动性,该机制通过柔软的外套膜快速收缩实现喷射推进。离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种具有大变形的柔性驱动材料,被广泛应用于水下仿生机器人,可通过其柔性变形模拟墨鱼喷射运动中的外套膜收缩。因而本文基于墨鱼的喷射推进原理,采用IPMC作为驱动器,研制了一种仿墨鱼喷射装置,该装置可实现水下连续喷射推进。首先,设计了喷射装置的结构;然后,通过仿真对一些结构参数进行了优化;最后,制作了样机并对其进行了游动性能测试。经过测试,推进装置平均推进速度为1mm/s,瞬时推进速度为10mm/s,推进力为0.782mN,推进效率为2.38%。该装置的研究为IPMC材料的水下驱动机制提供了一种新的思路。