一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚及其控制方法
2023-05-23 13:56:41 3
1.本發明涉及仿生彈塗魚領域，具體指有一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚及其控制方法。
背景技術：
2.仿生機器魚，以用於探測水中的汙染物，並繪製河水的3d汙染圖。這種機器魚形似鯉魚，身上裝備有探測傳感器，可以發現水中的多種汙染物，如輪船洩漏的燃油或其他化學物等。仿生機器魚在工作的過程中，需要在不同的環境中執行任務，例如灘涂、水下、沙地等，需要它們能夠適應更多不同的環境、有更為安全的人機互動過程以及在運動過程中能夠抵抗外界幹擾減震等能力，因此可以選用具有一定柔性的材料作為服務型機器人的驅動裝置。
3.現有的機器人通常選用剛性大、強度大的材料來組成，該材料在上述環境中容易出現無法適應地理環境從而陷入或卡於該環境中，或者是在該環境移動的過程中需要耗費大量的能耗，使得現有的仿生機器魚一直無法在上述環境中工作。若僅是單純的柔性驅動裝置又存在靈活性差、精確度低、不能適應不同上述的多種環境中。
4.針對上述的現有技術存在的問題設計一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚及其控制方法是本發明研究的目的。
技術實現要素：
5.針對上述現有技術存在的問題，本發明在於提供一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚及其控制方法，能夠有效解決上述現有技術存在的問題。
6.本發明的技術方案是：
7.一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚，包括：
8.魚身，所述魚身在其兩側分別設置有驅動裝置；
9.胸鰭部，連接於所述驅動裝置並通過所述驅動裝置驅動進行擺動或旋轉，所述胸鰭部包括：
10.柔性胸鰭，由柔性材料製成，所述柔性胸鰭為中空結構；
11.柔性套管，由柔性材料製成，數量為若干，設置於所述柔性胸鰭內，且所述柔性套管的外表面與所述柔性胸鰭的內表面固定設置；
12.彈簧，數量為若干，分別設置於所述柔性套管內，所述彈簧的前端連接至所述柔性套管的前端；
13.調節裝置，所述彈簧的後端連接至所述調節裝置，所述調節裝置用於拉緊或放鬆所述彈簧，從而改變所述柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈簧三者組合體的等效抗彎截面剛度
14.進一步地，所述柔性胸鰭的前端面設置為弧形凸起的形狀，所述柔性胸鰭的前端面蓋設有彈性前蓋板，所述柔性胸鰭的後端面蓋設有後蓋板，所述柔性套管的前端連接所
述彈性前蓋板，所述柔性套管的後端連接所述後蓋板，所述彈簧的前端連接至所述彈性前蓋板，所述後蓋板固定設置於所述調節裝置的一側，所述彈簧的後端穿過所述後蓋板並連接至所述調節裝置，若干所述柔性套管的前端向左右兩側發散並連接至所述彈性前蓋板。
15.進一步地，所述調節裝置為舵機，所述舵機用於驅動一根舵機連杆使其沿軸向轉動，所述彈簧的後端定位並纏繞設置於所述舵機連杆，通過所述舵機連杆對所述彈簧後端的收卷或放卷從而拉緊或放鬆所述彈簧。
16.進一步地，所述彈簧的彈簧圈填滿或超過所述柔性套管的長度，所述彈簧彎曲時的等效抗彎截面剛度與所述柔性材料的抗彎截面剛度差小於2
×
10-3n·
m2。
17.進一步地，所述柔性材料為塑膠，定義b
彈簧
為彈簧的有效抗彎截面剛度，e為彈簧材料的彈性模量，g為彈簧材料的剪切模量，h為彈簧長度，d為彈簧絲直徑，n為彈簧有效圈數，d為彈簧中徑，所述彈簧自然情況下滿足：
[0018][0019]
進一步地，定義d
杆
為舵機連杆的直徑，δ
max
為舵機拉伸所述彈簧的使其有效抗彎截面剛度為2-3倍彈簧自然情況下的有效抗彎截面剛度時彈簧的長度變化量，所述舵機的輸出力矩t滿足：
[0020][0021]
進一步地，所述舵機固接有連杆外殼，所述連杆外殼的內部與所述後蓋板形成容納腔，所述舵機連杆設置於所述容納腔，所述後蓋板設置有若干連通孔以供所述彈簧穿過所述後蓋板後連接至所述舵機連杆。
[0022]
進一步地，所述柔性胸鰭從其後端向其前端逐漸變窄設置。
[0023]
一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚的控制方法，基於所述的一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚，
[0024]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為平坦的硬質地面時，所述調節裝置以80n-120n的力拉緊所述彈簧，從而調節所述柔性胸鰭和所述柔性套管的抗彎截面剛度為3.5～4.5
×
10-3n·
m2；
[0025]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為平坦的鬆軟介質地面或帶有坡度的硬質地面時，所述調節裝置以30n-70n的力拉緊所述彈簧，從而調節所述柔性胸鰭和所述柔性套管的抗彎截面剛度為2～3
×
10-3n·
m2；
[0026]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為帶有坡度的鬆軟介質地面時，所述調節裝置以0-10n力拉緊所述彈簧，從而調節所述柔性胸鰭和所述柔性套管的抗彎截面剛度為1.5-1.7
×
10-3n·
m2。
[0027]
進一步地，
[0028]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為平坦的硬質地面時，所述驅動裝置驅動所述胸鰭部以所述驅動裝置驅動所述柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈簧三者組合體以1.1-1.2r/s0.3-0.4r/s旋轉；
[0029]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為平坦的鬆軟介質地面或帶有坡度的硬質地面時，所述驅動裝置驅動所述胸鰭部以所述驅動裝置驅動所述柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈
簧三者組合體以0.7-0.8r/s旋轉；
[0030]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為帶有坡度的鬆軟介質地面時，所述驅動裝置驅動所述胸鰭部以所述驅動裝置驅動所述柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈簧三者組合體以0.3-0.4r/s1.1-1.2r/s旋轉。因此，本發明提供以下的效果和/或優點：
[0031]
本技術通過彈簧拉伸帶動彈性前蓋板擠壓柔性胸鰭和柔性套管，使柔性胸鰭和柔性套管共同延厚度方向彎曲變形，從而能夠實現改變胸鰭部的剛性，使其能夠在柔軟的地質上降低剛性，在胸鰭部變得容易改變彎曲程度，從而胸鰭部接觸地面的面積在彎曲後大大增加，增大支撐面以及增大摩擦，實現令仿生彈塗魚在該地形上行走或站立的目的。
[0032]
為了能夠僅通過舵機旋轉拉伸彈簧來改變整個裝置柔性部分的抗彎截面剛度，本技術限定了選用的彈簧規格必須滿足其彎曲時等效抗彎截面剛度與裝置中柔性部分材料的抗彎截面剛度在同一個數量級或是相差不大，從而實現變剛度的技術效果。
[0033]
同時，本技術還提供了相應的控制方法，對於不同介質、坡度的路面進行不同策略的控制，使其既能夠獲得最佳摩擦力，又能夠快速移動。
[0034]
應當明白，本發明的上文的概述和下面的詳細說明是示例性和解釋性的，並且意在提供對如要求保護的本發明的進一步的解釋。
附圖說明
[0035]
圖1為本發明的結構示意圖。
[0036]
圖2為圖1的正視圖。
[0037]
圖3為本發明胸鰭部的結構爆炸示意圖。
[0038]
圖4為柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈簧三者組合體結構剖視圖，為了便於展示，隱藏了部分彈簧。
[0039]
圖5為本發明的使用狀態圖。
具體實施方式
[0040]
為了便於本領域技術人員理解，現將實施例結合附圖對本發明的結構作進一步詳細描述：
[0041]
參考圖1-4，一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚，包括：
[0042]
魚身1，所述魚身1在其兩側分別設置有驅動裝置3；
[0043]
本實施例中，仿生彈塗魚為仿魚體形狀的機器人，魚身1可以是帶有容納腔的結構，魚身1可以用於容納控制晶片、電源等器件。同時，魚身1還可以設置為具有一定弧度的結構，從而可以與外界環境相適應。魚身1後端可以設置有魚尾，魚尾可以通過一個舵機進行驅動從而實現擺動，可以在水下推動魚身前進或後退。
[0044]
胸鰭部2，連接於所述驅動裝置3並通過所述驅動裝置3驅動進行擺動或旋轉，本實施例中，胸鰭部2的一端連接到驅動裝置3，通過驅動裝置3帶動胸鰭部2整個擺動或轉動，驅動裝置3可以是舵機。所述胸鰭部2包括：
[0045]
柔性胸鰭201，由柔性材料製成，所述柔性胸鰭201為中空結構，所述柔性胸鰭201的前端面設置為弧形凸起的形狀，所述柔性胸鰭201的前端面蓋設有彈性前蓋板202，所述柔性胸鰭201的後端面蓋設有後蓋板204；
[0046]
本實施例中，柔性胸鰭201的一側為三條直線連成的敞開狀結構，另一側為山脊狀、弧形凸起的結構，從而實現與彈塗魚的胸鰭仿形的結構。柔性材料是指受外力情況下物體可以失去其原有形狀並且提供一定的彈力的材料，例如可以是樹脂、塑料、矽膠、纖維等。本實施例的柔性胸鰭201前端蓋設有彈性前蓋板202，彈性前蓋板202可以是具有一定彈性的材料製成的，例如塑料、金屬等，對柔性胸鰭201的前端提供一定的支撐力，同時對柔性胸鰭201產生形變提供一定的彈性結構基礎。
[0047]
柔性套管203，由柔性材料製成，數量為若干，設置於所述柔性胸鰭201內，且所述柔性套管203的外表面與所述柔性胸鰭201的內表面固定設置，所述柔性套管203的前端連接所述彈性前蓋板202，所述柔性套管203的後端連接所述後蓋板204；
[0048]
本實施例中，柔性套管203可以是和柔性胸鰭201一樣的材料支撐，數量為若干，本實施例的數量為五個，柔性套管203的長度與柔性胸鰭201的各個位置的長度相配合，柔性套管203通過膠粘或與柔性胸鰭201一體成型的方式，實現所述柔性套管203的外表面與所述柔性胸鰭201的內表面固定設置，也就是說，柔性套管203和柔性胸鰭201共同受力並產生形變。
[0049]
彈簧205，數量為若干，分別設置於所述柔性套管203內，所述彈簧205的前端連接至所述彈性前蓋板202；
[0050]
本實施例中，彈性前蓋板202設置有若干連接孔，彈簧205的前端鉤扣於連接孔從而實現連接。彈簧205的直徑略小於柔性套管203內腔的直徑，從而彈簧205可以設置於柔性套管203內部，並且彈簧205可以自由地在柔型套管203內拉伸或松張。
[0051]
調節裝置206，所述後蓋板204固定設置於所述調節裝置206的一側，所述彈簧205的後端穿過所述後蓋板204並連接至所述調節裝置206，所述調節裝置206用於拉緊或放鬆所述彈簧205，從而改變所述柔性胸鰭201、所述柔性套管203、所述彈簧205三者組合體的等效抗彎截面剛度。
[0052]
本實施例中，調節裝置206可以拉伸或放鬆彈簧205，彈簧205拉伸的過程中，帶動彈性前蓋板202擠壓柔性胸鰭201和柔性套管203，使柔性胸鰭201和柔性套管203共同延厚度方向彎曲變形，而通過變抗彎截面剛度。
[0053]
在一些灘涂或者柔軟的沙地上，傳統的機器人容易陷入到該地形內，申請人發現其原因是機器人與地質接觸的部分容易剛性較大，所提供的胸鰭部2，在自然情況下，柔性套管203受到橫向力時可以自由彎曲，而在延管長縱向方向上能夠承受由彈簧205拉伸產生的力，使胸鰭部2變得難以變形，彈簧205的一端彈簧絲穿過舵機連杆207上的小孔並纏繞於舵機連杆207上，因此在正轉或反轉過程中可以拉伸或放鬆彈簧，以改變彈性組件的抗彎截面剛度，胸鰭部2能夠通過表面變形適應不同的複雜地形以及擁有一定減震的功能，在其受到垂直於表面且偏下位置的力時，整個胸鰭部2將發生延厚度方向的彎曲變形，而通過舵機206的作用可以改變裝置的抗彎截面剛度，使得同一條件下，彎曲變形的量發生改變，從而達成不同的效果和目的。
[0054]
通過本技術的彈簧205拉伸帶動彈性前蓋板202擠壓柔性胸鰭201和柔性套管203，使柔性胸鰭201和柔性套管203共同延厚度方向彎曲變形，從而能夠實現改變胸鰭部2的剛性，使其能夠在柔軟的地質上降低剛性，在胸鰭部2變得容易改變彎曲程度，從而胸鰭部2接觸地面的面積在彎曲後大大增加，增大支撐面以及增大摩擦，實現令仿生彈塗魚在該地形
上行走或站立的目的。
[0055]
下面介紹本技術的一些優化方向。
[0056]
進一步地，若干所述柔性套管203的前端向左右兩側發散並連接至所述彈性前蓋板202。
[0057]
進一步地，所述調節裝置206為舵機，所述舵機用於驅動一根舵機連杆207使其沿軸向轉動，所述彈簧205的後端定位並纏繞設置於所述舵機連杆207，通過所述舵機連杆207對所述彈簧205後端的收卷或放卷從而拉緊或放鬆所述彈簧205。
[0058]
本實施例中，彈簧205包括彈簧圈和直線部，其中彈簧圈的部分至少填滿柔性套管203內，直線部連接於彈簧圈的後端，後蓋板204設置若干通孔，並且直線部穿過後蓋板204的通孔從而延伸到舵機連杆207，在舵機連杆207的帶動下，直線部可以纏繞收卷或纏繞放卷，從而拉緊或放鬆彈簧205。
[0059]
進一步地，所述彈簧205的彈簧圈填滿或超過所述柔性套管203的長度，所述彈簧205彎曲時的等效抗彎截面剛度與所述柔性材料的抗彎截面剛度差小於2
×
10-3n·
m2。
[0060]
本技術中，術語「抗彎截面剛度」指的是物體抵抗其彎曲形變的能力，等於彈性模量e和截面關於慣性矩i的乘積。本實施例中，採用彈簧205的原因是，一來彈簧205的橫截面為圓形或其他形狀，對其四周具有一定的支撐力，加上柔性套管203以及柔性胸鰭201的配合，胸鰭部2本身具有一定的抵抗彎曲形變的能力，再加上彈簧205拉伸的過程中，彈簧205本身的抗抗彎截面剛度提高，同時彈簧205帶動柔性套管203和柔性胸鰭201類似肌肉緊縮的作用從而提高胸鰭部2的抗抗彎截面剛度。為了能夠僅通過舵機旋轉拉伸彈簧205來改變整個裝置柔性部分的抗彎截面剛度的前提是選用的彈簧205規格必須滿足其彎曲時等效抗彎截面剛度與裝置中柔性部分材料的抗彎截面剛度在同一個數量級或是相差不大，例如兩者抗彎截面剛度差小於2
×
10-3n·
m2。
[0061]
進一步地，所述柔性材料為塑膠，定義b
彈簧
為彈簧的有效抗彎截面剛度，e為彈簧材料的彈性模量，g為彈簧材料的剪切模量，h為彈簧長度，d為彈簧絲直徑，n為彈簧有效圈數，d為彈簧中徑，所述彈簧205自然情況下滿足：
[0062][0063]
本實施例中，彈簧205自然情況下是指彈簧205不受到舵機206的牽拉作用的情況下。在自然情況下，彈簧205纏繞在舵機連杆207上，但舵機206沒有旋轉，因此彈簧5沒有受到拉伸，胸鰭部2的抗彎截面剛度由柔性胸鰭201、柔性套管203以及彈簧205本身的性質決定，而通過正向轉動舵機1拉伸彈簧205的過程中，柔性套管203以及柔性主體201性質的變化也不大，可以忽略不計，因此在此過程中主要影響因素是被拉伸的彈簧205的性質變化，而對於受橫向載荷的彈簧205，其有效抗彎截面剛度為：
[0064][0065]
其中e為彈簧材料的彈性模量，g為彈簧材料的剪切模量，h為彈簧長度，d為彈簧絲直徑，n為彈簧有效圈數，d為彈簧中徑。在舵機206轉動拉伸或放鬆彈簧205的過程中，彈簧205的彈性模量e、剪切模量g、長度h、彈簧絲直徑d和中徑d都不變或變化較小可忽略不計，
而變化較大的因素是彈簧205的有效圈數n，且在舵機206正轉拉伸彈簧過程中，由於彈簧205在舵機連杆207上的纏繞量不斷增多，留在柔性套管6內的彈簧5的有效圈數n是在不斷減少的，因此根據公式可知，彈簧5的抗彎截面剛度在不斷增大，從而導致在柔性套管203和柔性主體201性質的變化也不大可以忽略不計的前提下，使得胸鰭部2的抗彎截面剛度增大，從而實現變剛度的功能。
[0066]
彈簧有效圈數指的是彈簧205在柔性套管203中存留的圈數。例如彈簧205被拉伸，則彈簧205的彈簧圈變得係數，此時留存在柔型套管203中的圈數將變小。
[0067]
將單根彈簧205等效為簡支梁，則由簡支梁模型可知：
[0068]b彈簧
＝e
等效
i；
[0069]
其中b為單根彈簧的抗彎截面剛度，e等效為彈簧彎曲時的等效彈性模量，i為慣性矩。並且，
[0070][0071]
根據抗彎截面剛度等於彈性模量e和截面關於慣性矩i的乘積可以得出，
[0072][0073]
根據查閱資料可知，柔性矽膠材料慣性矩為其中b為截面厚度，h為截面寬度，則矽膠抗彎截面剛度為b
矽膠
＝e
矽膠i矽膠
,根據材料特性可直接查得矽膠彈性模量e
矽膠
＝1.25
×
105pa，從而推導得到彈簧的抗彎截面剛度。再根據彈簧的抗彎截面剛度要求，從而選擇或限定彈簧的長度h、彈簧絲直徑d和中徑d。
[0074]
通過上述設計，本實施例選用的彈簧205具體為：長度h分別為90mm、130mm、170mm、130mm、90mm，對應有效圈數n分別為34、26、18，彈簧絲直徑d為1mm，彈簧中徑d為9mm
[0075]
對於選定彈簧材料後，材料的彈性模量e和剪切模量g都已經確定，因此可變量為彈簧的長度h、彈簧絲的直徑d、彈簧的有效圈數n以及彈簧的中徑d，及對彈簧的規格結構進行設計可以使得彈簧彎曲的等效彈性模量達到與裝置中的柔性材料同等數量級，及使得彈簧剛度的變化可以影響整個柔性裝置的剛度變化。
[0076]
具體地，當該柔性變剛度裝置在不同地形運動或執行不同任務需要變換剛度時，根據舵機206的輸入信號不同，舵機連杆207可以有不同的轉動量，從而使得彈簧205在舵機連杆207上的纏繞量增加不同值，使得彈簧205受到不同程度的拉伸，產生不同程度的形變伸長量，以至於留在柔性套管203內的有效彈簧圈數n值產生不同程度的減小，而由上述公式可知，初始的彈簧有效圈數與拉伸後的彈簧有效圈數之比即為通過該柔性變剛度裝置在一次舵機206的輸入作用下產生的剛度增加的倍數。
[0077]
進一步地，定義d
杆
為舵機連杆的直徑，δ
max
為舵機拉伸所述彈簧的使其有效抗彎截面剛度為2-3倍彈簧自然情況下的有效抗彎截面剛度時彈簧的長度變化量，所述舵機的輸出力矩t滿足：
[0078]
[0079]
通過上述設計的彈簧205尺寸，可以計算得到彈簧205的縱向拉伸剛度：
[0080][0081]
從而通過力矩的計算公式，計算出舵機的輸出力矩為：
[0082][0083]
其中，d杆為舵機連杆207的直徑，為彈簧205的伸長量，因此可以根據所選彈簧205的規格以及所要達到的剛度變化範圍等條件來計算舵機206的輸出力矩進而更好地選用舵機。通過上述計算，本實施例選用扭矩60kg
·
cm的360
°
舵機。
[0084]
綜上可知，本發明中提供的柔性變剛度裝置，其使用過程中，當需要改變剛度時，舵機206給定一個輸入值，帶動舵機連杆207轉動一定角度後保持穩定狀態，導致彈簧205在舵機連杆207上的纏繞量增多，以致於留在柔性套管203內的有效彈簧圈數n減少，根據上述公式可知，整個柔性主體201與變剛度單元的組合體抗彎截面剛度增大，且增大的倍數即為原本初始的有效彈簧圈數n與拉伸後的有效彈簧圈數n』之比，並且當增大到一定剛度值後，還可以通過反轉舵機206放鬆彈簧205的方式來減少抗彎截面剛度，從而實現可逆的剛度變化。
[0085]
進一步地，所述舵機206固接有連杆外殼208，所述連杆外殼208的內部與所述後蓋板204形成容納腔，所述舵機連杆207設置於所述容納腔，所述後蓋板204設置有若干連通孔以供所述彈簧205穿過所述後蓋板204後連接至所述舵機連杆207。
[0086]
本實施例中，彈簧205與柔性套管203之間存在孔隙，因此在舵機206帶動舵機連杆207轉動拉伸彈簧205的過程中，彈簧205可以在柔性套管203之中較易被拉伸，受摩擦力影響較小，能量損耗較小，而柔性套管203與柔性主體201之間一般可通過澆築成型的方式形成完全膠合的配合，因此柔性套管203的外壁與柔性主體201內孔道完全貼合且綁定，在裝置運行過程中不產生任何相對運動。
[0087]
為了避免舵機連杆207直接與後蓋板4接觸導致舵機連杆207牽引彈簧205時造成摩擦耗能甚至可能產生失效的現象，以及為了保護舵機連杆207的工作不受外界影響，引入了連杆外殼208結構，該結構能夠提供一個獨立的腔室使舵機連杆207能夠穩定工作，同時由於其一個端面與舵機非運動的部分相連接，形成固定配合。
[0088]
進一步地，所述柔性胸鰭201從其後端向其前端逐漸變窄設置。
[0089]
本實施例中，柔性胸鰭201從其後端向其前端逐漸變窄設置可以使其抗彎曲截面剛度從後端向前端逐漸減小，從而在柔軟的地質上工作時，柔性胸鰭201的前端更容易產生變形，形成前端與柔軟地質貼合的作用。
[0090]
進一步提供一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚的控制方法，基於所述的一種胸鰭柔性變剛度的仿生彈塗魚。
[0091]
本實施例中，使用arduino uno板燒錄程序對舵機進行輸出控制，根據所設計的舵機連杆的外徑d，可知舵機每轉動一圈的彈簧拉伸量為π*d，則可根據程序設定轉動圈數，由此來控制舵機輸出的彈簧拉伸力。
[0092]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為平坦的硬質地面時，所述調節裝置以80n-120n的力拉緊所述彈簧，從而調節所述柔性胸鰭和所述柔性套管的抗彎截面剛度為3.5～4.5
×
10-3n·
m2；所述驅動裝置驅動所述柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈簧三者組合體以1.1-1.2r/s旋轉；
[0093]
在硬質底面上，需要調節使胸鰭部2的剛性增大，從而減小胸鰭部2與底面之間的接觸面積，降低摩擦。本實施例通過舵機轉動拉伸彈簧，使得輸出單根彈簧拉力f＝100n，抗彎截面剛度b＝0.45
×
10
10n·
m2，在舵機輸出力範圍內達到最大剛度，所述驅動裝置驅動所述柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈簧三者組合體以1.1-1.2r/s旋轉能夠使得仿生機器人在保證不打滑的條件下達到最大運動速度。
[0094]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為平坦的鬆軟介質地面或帶有坡度的硬質地面時，所述調節裝置以30n-70n的力拉緊所述彈簧，從而調節所述柔性胸鰭和所述柔性套管的抗彎截面剛度為2～3
×
10-3n·
m2；所述驅動裝置驅動所述柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈簧三者組合體以0.7-0.8r/s旋轉；
[0095]
在鬆軟介質地面或帶有坡度的硬質地面上，需要降低抗彎截面剛度使得胸鰭部更容易變彎曲，從而能夠貼合在該地面上已增加接觸面積，本實施例通過舵機轉動拉伸彈簧，使得輸出單根彈簧拉力f＝50n時，抗彎截面剛度b＝0.3
×
10
10n·
m2，使得胸鰭部達到中等剛度，使得胸鰭能夠一定程度地彎曲增大與地面的接觸面積，如圖5所示，使得仿生胸鰭推動裝置與地面接觸的摩擦力足以提供爬坡運動所需的推進力。
[0096]
若所述仿生彈塗魚的運動環境為帶有坡度的鬆軟介質地面時，所述調節裝置以0-10n力拉緊所述彈簧，從而調節所述柔性胸鰭和所述柔性套管的抗彎截面剛度為1.5-1.7
×
10-3n·
m2。所述驅動裝置驅動所述柔性胸鰭、所述柔性套管、所述彈簧三者組合體以0.3-0.4r/s旋轉。
[0097]
帶有坡度的鬆軟介質地面，需要提供最小的抗彎曲截面剛度，使得胸鰭部儘可能地變形從而貼合到地面，以提供最大摩擦力。本實施例控制舵機回到初始位置，此時輸出的單根彈簧拉伸力為0，及彈簧完全沒有被拉伸，處於完全放鬆狀態，此時仿生胸鰭達到最小剛度狀態，能夠最大限度地彎曲胸鰭面增大胸鰭與地面的接觸面積，使得仿生胸鰭推動裝置與地面接觸的摩擦力足以提供爬坡運動所需的推進力，並且最大程度地防止下陷，以0.3-0.4r/s這樣的慢速前行。
[0098]
應當注意的是，在權利要求中，不應將位於括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞「包含」不排除存在未列在權利要求中的部件或步驟。位於部件之前的單詞「一」或「一個」不排除存在多個這樣的部件。本發明可以藉助於包括有若干不同部件的硬體以及藉助於適當編程的計算機來實現。在列舉了若干裝置的單元權利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬體項來具體體現。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。可將這些單詞解釋為名稱。
[0099]
儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。
[0100]
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
[0101]
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等
術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0102]
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不應理解為必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。