[實用新型]一種零矢量噴氣式驅動彈跳機器人運動結構

有效

• 申請號: 201720842604.X
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN207328639U
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 張立
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本實用新型公開了一種零矢量噴氣式驅動彈跳機器人運動結構，包括儲能腔、噴口、振動膜、振動壓電片、支撐腿和驅動壓電片，儲能腔為無頂盒體結構，振動膜作為儲能腔的頂面與儲能腔組成密閉空腔結構，噴口設在儲能腔側壁，振動壓電片設在振動膜上，支撐腿為2個以上，均勻分布在儲能腔底面，支撐腿為弧形結構，支撐腿外弧面相對設置，每個支撐腿上均設有驅動壓電片。本實用新型零矢量噴氣式驅動彈跳機器人運動結構及其使用方法，不需要外界氣源，相對于普通的仿生機器人采用的液壓式機械結構，所需能量較少，易于控制，且由于結構簡單，重量較輕，能效比更高。

技術領域

本實用新型涉及一種仿生機器人運動結構，尤其涉及一種零矢量噴氣式驅動彈跳機器人運動結構。

背景技術

現有仿生機器人的機械結構往往采用的是液壓結構為主，最為重要的問題是由于過于“仿生”導致運動頻率不高，且往往會有運動蓄力不足的問題。即需要大量的時間進行蓄力，方能完成一次動作。若能夠實現仿生機器人極短時間內蓄力，并且能夠工作在高頻激勵信號下，這樣所設計的仿生機器人運動結構不僅能大大提高仿生機器人的運動能力，并且能夠通過這種模型的優化提高整個結構的效率，而且兼具有重量較輕、便于控制、輸入能量較少等特點。

實用新型內容

實用新型目的：為克服現有技術不足，本實用新型旨于提供一種將噴氣推進與彈跳相結合的零矢量噴氣式驅動彈跳機器人運動結構。

技術方案：為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：

一種零矢量噴氣式驅動彈跳機器人運動結構，包括儲能腔、噴口、振動膜、振動壓電片、支撐腿和驅動壓電片，所述儲能腔為無頂盒體結構，振動膜作為儲能腔的頂面與儲能腔組成密閉空腔結構，噴口設在儲能腔側壁，振動壓電片設在振動膜上，支撐腿為2個以上，均勻分布在儲能腔底面，支撐腿為弧形結構，支撐腿外弧面相對設置，每個支撐腿上均設有驅動壓電片。

工作原理：本實用新型零矢量噴氣式驅動彈跳機器人運動結構，儲能腔作為整個運動結構的儲能空間，每周期內吸入的氣體在儲能腔內暫時儲存；等到噴出的半周期，儲能腔內的氣體通過噴口排出，使得整個結構在此時產生一個反向的推力；振動壓電片能夠為振動膜提供激勵信號，激勵信號主要是利用的壓電材料的逆壓電效應，控制振動膜進行壓縮或者擴張儲能腔體積；支撐腿一方面起到支撐結構的作用，一方面將驅動壓電片的形變壓力轉化為彈性勢能，在儲能腔噴氣階段，支撐腿釋放在壓縮階段儲備的能量，實現跳起狀態。

所述振動膜為彈性材料振動膜，能夠對儲能腔實現體積的變化。

優選，所述噴口設在儲能腔背向前進方向的側壁，噴口為單一圓形孔、方形孔、條狀孔、一排圓形孔或一排方形孔。

所述噴口角度可以調節，能方便控制運動機構前進方向。

所述振動壓電片和驅動壓電片供電電壓為周期性交流電壓信號，能使壓電片發生周期性形變，進而使振動膜放大形變信號，進行上、下往復運動。

上述周期性交流電壓信號的激勵頻率可為高頻交流信號。

所述支撐腿弧度可以調節，能控制支撐腿彈力和控制運動機構彈跳方向。

上述零矢量噴氣式驅動彈跳機器人運動結構的使用方法，包括以下步驟：

1)、調整噴口角度，振動壓電片和驅動壓電片通電，振動壓電片和驅動壓電片在周期性的交流電壓信號驅動下，發生周期性形變；

2)、振動壓電片所附著的振動膜放大形變信號，振動膜進行上、下往復運動；

3)、振動膜的上下運動使得儲能腔的體積發生周期性壓縮、擴張變化；

4)、儲能腔在壓縮、擴張的半周期內直接從噴口四周吸入氣體，在擴張、壓縮的半周期內沿著噴口的開口方向噴出氣體；