谭俊哲，闫家政，王树杰，袁 鹏，司先才

(1.中国海洋大学工程学院，山东 青岛 266100；2.青岛市海洋可再生能源重点实验室，山东 青岛 266100)

水生生物在游动时，具有效率高、噪声低和机动性强等优点，相比于传统的水下螺旋桨推进器，具有明显的优势[1]。水下生物游动的方式主要分为：身体/尾鳍推进模式和中央鳍/对鳍推进模式和喷射推进模式[2]。其中喷射推进是水下生物游动中最为原始、最为简单的运动方式。水下生物的喷射推进是通过收缩自身腔体，将腔体内液体喷出，从而产生反向的矢量推力，其反向推动力使生物运动。

近年来，智能材料的出现，为科技工作者研制仿生驱动器提供了可能。形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)、压电陶瓷(Piezoelectric Transducer，PZT)、电流驱动聚合物(Ion-exchange Polymer Metal Composite，IPMC)已经被成功应用于仿生水下机器人的研制中，用来制造水下生物仿生驱动器。如美国东北大学的科研人员，根据鳗鱼的游动机理，使用形状记忆合金作为驱动材料，研制出了仿生七鳃鳗[3]。美国弗吉尼亚大学研制出了运用IPMC驱动的仿生蝠鲼机器鱼,通过实际测算，该机器人的游动速度可以达到0.74cm/s[4]。哈尔滨工程大学的科研人员研制出了SMA和IPMC共同驱动的仿生水母机器人[5]。哈尔滨工业大学根据墨鱼的游动原理，研制出了基于SMA驱动的仿生墨鱼机器人[6]。另外哈尔滨工程大学的科研人员使用IPMC作为驱动材料，研制出了自主微型机器鱼[7]。

本文以海洋生物水母的喷射推动式游动原理为基础，采用SMA弹簧作为驱动材料，对SMA弹簧驱动仿生水母机器人技术的可行性进行了研究，研制了基于SMA弹簧驱动的仿生水母机器人及其控制电路。……