[發明專利]多模式柔性機器人及其控制方法

有效

• 申請號: 201811391743.0
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109878593B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 毛婷;彭瀚旻;冒林麗
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

1.多模式柔性機器人，其特征在于，包括“8”字形PVC基體、彈跳足、形狀記憶合金彈簧、彈性帶、“L”形PVC支撐梁、以及驅動足，其中：

所述“8”字形PVC基體是由帶開口的彈性薄片折疊成的兩個共棱邊的三棱柱組成，兩個三棱柱可繞中間的折疊關節自由旋轉；所述彈性薄片的中間位置開口，用于安裝彈性帶及彈跳足；

在所述“8”字形PVC基體的兩個端部對稱設有采用彈性材質做成的環形彈性體，所述環形彈性體與兩個三棱柱的底邊通過“L”形PVC支撐梁連接，所述“L”形PVC支撐梁通過弧形的彈性帶連接，形成整個環形彈性體；

所述“8”字形PVC基體的上下兩端分別設有形狀記憶合金彈簧，兩端分別固定在“8”字形基體上下表面的棱邊上，呈拉伸狀態，且所述形狀記憶合金彈簧相互平行；

所述柔性機器人包含若干驅動足，所述驅動足安裝在弧形的彈性帶上，其中，位于“8”字形PVC基體同一側的驅動足安裝在同一側弧形的彈性帶上，“8”字形PVC基體兩側的驅動足安裝方向相反；所述驅動足的自由振動端位于弧形彈性帶的外側，與地面形成小于90度的傾角。

2.根據權利要求1所述的多模式柔性機器人，其特征在于，

所述弧形彈性帶由平直狀在彈性范圍內彎成半圓弧狀，其兩端分別與上、下“L”形PVC支撐梁同側的端部連接；

所述驅動足有四個，其中，在“8”字形PVC基體一側的兩個驅動足安裝于半圓PVC彈性帶上半部，另一側的兩個驅動足安裝于半圓PVC彈性帶下半部，即第一至第二驅動足與第三至第四驅動足的位置關于折疊關節反對稱。

3.根據權利要求1所述的多模式柔性機器人，其特征在于，所述“8”字形PVC基體、彈跳足、位于開口內的第五彈性帶、 “L”形PVC支撐梁、以及半圓PVC彈性帶均采用PVC材料制成，其中半圓PVC彈性帶厚度小于第五PVC彈性帶的厚度。

4.根據權利要求3所述的多模式柔性機器人，其特征在于，所述驅動足均采用壓電雙晶片，一端為自由振動端、另一端為引線端與半圓PVC彈性帶固定連接；

所述第五彈性帶由平直狀在彈性范圍內彎成弧狀，穿過“8”字形PVC基體中部的矩形開口，兩端固定在“8”字形PVC基體的前后端面中部，所述彈跳足粘結在第五彈性帶的上下表面。

5.根據權利要求1所述的多模式柔性機器人，其特征在于，第一至第四“L”形PVC支撐梁粘結在“8”字形PVC基體的前后端面，增大機器人的高度以使形狀記憶合金彈簧位于所述“8”字形PVC基體內部，目的是實現機器人的穩定站定、行走、跳躍以及著陸，防止形狀記憶合金彈簧觸地影響穩定性。

6.如權利要求1所述的多模式柔性機器人的控制方法，其特征在于，

所述控制方法包括機器人直線運動控制方法、機器人轉彎運動控制方法、機器人跳躍運動控制方法和機器人姿態調整控制方法。

7.根據權利要求6所述的多模式柔性機器人的控制方法，其特征在于，機器人直線運動控制方法包括：

第一至第二驅動足的自由振動端觸地時，對第一至第二驅動足施加同幅同頻的正余弦電壓，第三至第四驅動足不施加激勵信號；

第三至第四驅動足的自由振動端觸地時，對第三至第四驅動足施加同幅同頻的正余弦電壓，第一至第二驅動足不施加激勵信號。

8.根據權利要求6所述的多模式柔性機器人的控制方法，其特征在于，機器人轉彎運動控制方法包括：

第一至第二驅動足的自由振動端觸地時，對第一驅動足施加正余弦電壓，第二至第四驅動足不施加激勵信號，機器人向左轉彎；對第二驅動足施加正余弦電壓，第一、三、四驅動足不施加激勵信號，機器人向右轉彎；

第三至第四驅動足的自由振動端觸地時，對第三驅動足施加正余弦電壓，第一、二、四驅動足不施加激勵信號，機器人向左轉彎；對第四驅動足施加正余弦電壓，第一至第三驅動足不施加激勵信號，機器人向右轉彎。