[發(fā)明專利]基于介電彈性體的自主滾動軟體機(jī)器人

在審

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• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108516029A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李汶柏;張文明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于介電彈性體的自主滾動軟體機(jī)器人，包括：機(jī)器人主體、設(shè)置于機(jī)器人主體內(nèi)部的控制系統(tǒng)和設(shè)置于機(jī)器人主體外部的若干介電彈性體驅(qū)動器腿足，其中：介電彈性體驅(qū)動器腿足包括柔性框架、加強(qiáng)框架以及設(shè)置于其間的介電彈性體薄膜。該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、控制方便、作動安靜，且具有全柔性、抗沖擊的良好性能；通過施加電壓即可控制每個(gè)介電彈性體驅(qū)動器腿足動作從而推動機(jī)器人快速滾動，并且集成傳感器和控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自主滾動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于介電彈性體的自主滾動軟體機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著人工智能技術(shù)、新材料技術(shù)以及各方面應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)正從傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域向醫(yī)療服務(wù)、環(huán)境勘測、軍事偵察等領(lǐng)域迅速擴(kuò)展，機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境從簡單、固定、可預(yù)知的結(jié)構(gòu)化環(huán)境變?yōu)閺?fù)雜、動態(tài)、不確定的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境,這就要求機(jī)器人研究在結(jié)構(gòu)、感知、控制、智能等方面給出新方法以適應(yīng)新環(huán)境、新任務(wù)、新需求。

滾動機(jī)器人擁有較高的移動效率和速度，且結(jié)構(gòu)形式一般為球形或封閉鏈環(huán)狀，其控制系統(tǒng)和精密元件可以被外殼包裹而受到保護(hù)；滾動機(jī)器人和地面接觸壓力較低，這使得它們能夠在較軟的地面上運(yùn)動，如砂礫、雪地、淺灘、泥淖或植被。這些優(yōu)點(diǎn)使得滾動機(jī)器人特別適用于科學(xué)探測和軍事偵察。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對滾動機(jī)器人大多是剛性結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重，抗沖擊性較差，控制相對復(fù)雜而且制作成本較高等缺陷，提出一種基于介電彈性體的自主滾動軟體機(jī)器人，通過介電彈性體驅(qū)動器推動機(jī)器人高速滾動，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人結(jié)構(gòu)的全柔性化，并集成了控制系統(tǒng)和傳感器，可以實(shí)現(xiàn)自主滾動，且機(jī)器人具有質(zhì)輕、成本低、控制方便、抗沖擊、作動安靜等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：機(jī)器人主體、設(shè)置于機(jī)器人主體內(nèi)部的控制系統(tǒng)和設(shè)置于機(jī)器人主體外部的若干介電彈性體驅(qū)動器腿足，其中：介電彈性體驅(qū)動器腿足包括柔性框架、加強(qiáng)框架以及設(shè)置于其間的介電彈性體薄膜。

所述的介電彈性體驅(qū)動器腿足為介電彈性體最小能量結(jié)構(gòu)驅(qū)動器，通過將預(yù)拉伸的介電彈性體薄膜粘貼在中心開孔的柔性框架上并貼上加強(qiáng)框架制成；當(dāng)介電彈性體驅(qū)動器腿足制作完成后會自組裝成為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，此時(shí)的介電彈性體薄膜變?yōu)轳R鞍形，當(dāng)對介電彈性體薄膜兩側(cè)的柔性電極施加電壓時(shí)，介電彈性體驅(qū)動器腿足會繞軸旋轉(zhuǎn)，逐漸展平，并對外輸出推力。

所述的介電彈性體薄膜由兩面覆蓋柔性電極的聚丙烯酸酯、硅膠或天然橡膠薄膜組成，柔性框架和加強(qiáng)框架為不同厚度的PET通過激光切割制作而成；所述的加強(qiáng)框架采用更厚剛度相對更大的PET片材，用來保證介電彈性體驅(qū)動器腿足只在一個(gè)方向繞軸動作。

所述的介電彈性體驅(qū)動器腿足為八個(gè)且均勻設(shè)置于機(jī)器人主體圓周上，每個(gè)介電彈性體驅(qū)動器腿足在電壓作用下單獨(dú)動作產(chǎn)生推力推動機(jī)器人向前滾動，增加介電彈性體驅(qū)動器腿足的數(shù)量還可以獲得更平穩(wěn)的滾動運(yùn)動。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、控制方便、作動安靜，制作材料除控制系統(tǒng)外都是柔性軟材料，且成本低、易獲取，因此制作的機(jī)器人具有全柔性、抗沖擊的良好性能；通過施加電壓即可控制每個(gè)介電彈性體驅(qū)動器腿足動作從而推動機(jī)器人快速滾動，并且集成傳感器和控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自主滾動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)三維視圖；

圖2為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)爆炸圖；

圖3為本發(fā)明的介電彈性體驅(qū)動器腿足制作原理圖和結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的介電彈性體驅(qū)動器腿足工作圖；

圖5為本發(fā)明的實(shí)施例滾動運(yùn)動示意圖；