[發明專利]一種尺蠖式微動步行機器人

有效

• 申請號: 201810255740.8
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108482511B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 胡俊峰;程亮亮;趙永祥;趙鑫贏;何建康;張星星;楊明立;王文慧;林茂虎
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種尺蠖式微動步行機器人，該機器人由2個箝位單元、1個驅動單元組成，其中驅動單元由2個對稱布置的驅動支鏈和2對直角型柔性鉸鏈組成，驅動支鏈由2個杠桿結構組成，驅動單元與2個箝位單元之間采用螺栓連接，驅動單元相對于箝位單元能作往復微位移運動；箝位單元由2個對稱布置的驅動支鏈和2對直角型柔性鉸鏈和底板組成，2個箝位單元通過螺栓孔對稱連接于驅動單元兩端。采用驅動箝位單元一端并固定其底座，驅動結構進行伸長并帶動另一箝位單元作直線運動的運動形式仿生尺蠖運動規律。本發明采用三個壓電疊堆，利用箝位單元與地面的摩擦效應實現箝位，可將壓電疊堆作用位移轉化為有效驅動位移。

技術領域

本發明涉及一種尺蠖式微動步行機器人，屬于精密微操作領域，主要應用于精密工程、微機電系統(MEMS)、微電子工程、生物工程、機器人等高尖端科學技術領域。

背景技術

隨著微機電系統(MEMS)技術、微/納米技術及機器人等領域的迅速發展，傳統的微動機器人受其工作原理和機械結構限制已無法滿足超精密和高精度定位的要求，迫切需要微米級、納米級精度的超精密微動機器人實現其功能。尺蠖式步行機器人是模仿自然界生物尺蠖的運動規律能實現微位移累加以獲得大行程的機器人。但是，目前步行機器人還存在運行速度低、承受負載小、運動穩定性差等問題。

可移動的微小型機器人具有高度的靈活性和機動性，不論在有限的空間內移動，還是重新將其排布在特定位置上進行操作，微小型機器人它具備尺寸小，自由度多和工作范圍大等特點，它能夠完成很多的工作。面向微操作作業的微小型機器人作為一類特殊的機器人，近十年以來的發展是十分迅猛，微小型移動機器人作為具有體積小且運動分辨力高等特點的微操作執行單元，相比傳統的微操作設備，有體積小、通用性較高、系統自由度柔性高等特點。

柔順機構是采用柔性構件的彈性變形傳遞和轉換運動、力或能量的一種新型結構，柔順機構具有免摩擦、免潤滑、整體化制造、運動靈敏度高等優點，柔順機構的這些優點使得其可用于尺蠖式微動機器人的結構設計。壓電陶瓷致動器具有穩定性好、響應快、輸出力大和定位精確等特點，適宜于作為尺蠖式機器人驅動機構的致動器，能滿足微動機器人所需的輸出力、響應速度和精密性的工作要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種尺蠖式微動步行機器人，所設計的微動步行機器人具有驅動分辨率高、結構緊湊、承受負載大、可雙向運動等優點。

本發明采用的技術方案如下：

本發明設計的微動步行機器人由包括驅動單元、2個箝位單元組成，其中驅動單元由2個對稱布置的驅動支鏈和2對直角柔性鉸鏈組成，驅動支鏈由1個對稱布置的杠桿結構組成，驅動單元與2個箝位單元對稱連接，微動步行機器人設計原理如圖5所示，箝位單元43和箝位單元45分別位于驅動單元44前后兩端。

所述結構模仿尺蠖運動規律的工作過程如下：圖1(a)表示微動步行機器人處于不工作狀態；圖1(b)表示足1處于工作狀態，抬起整個機器人；圖1(c)表示足1和驅動單元2處于工作狀態，足2向前邁步；圖1(d)表示足3處于工作狀態，足1與足2著地；圖1(e)表示足1處于不工作狀態，足1抬起；圖1(f)表示驅動單元2處于不工作狀態，該單元收縮帶動足1向右邁步。重復該循環，可實現微動機器人連續向右運動，改變足1和足3的驅動順序，可實現微動步行機器人的反向運動。