[發明專利]一種能量回收型無線軟體機器人及運動方法

在審

• 申請號: 201910012140.3
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109533070A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 閆英博;劉益倫;劉思雨
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種能量回收型無線軟體機器人及其運動方法，該機器人包括基底平面，設置在基底平面底部的柔性足部，設置在基底平面頂部的供電模塊、能量轉換裝置和控制模塊，能量轉換裝置位于柔性足部上部的兩旁；其主要的運動結構為單列多列與基底平面成一定角度的柔性足部，通過控制模塊調控，能量轉換裝置產生一定頻率的振動并傳遞至柔性足部，使其快速的與接觸面來回碰撞，在彈力以及地面摩擦力的作用下，機器人會有一個向前的運動行為；該機器人的運動機構外形簡潔，制作方便，在運動過程中可以實現能量的回收利用，只需很小的能量輸入便可以實現快速的運動行為；并且由于機器人運動結構使用的是柔性材料，該機器人有著良好的環境適應性和人機交互安全性。

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體涉及一種能量回收型無線軟體機器人及運動方法。

背景技術

傳統的機器人大多使用鋼鐵等金屬制做，通常有著特別高的強度和硬度，通過合理的設計，可以實現非常快速的運動速度和極為精細的運動精度。傳統機器人在我們日常中的作用非常重要，實現了很多僅僅依靠人類自己難以實現的功能，但是傳統機器人也有很多的缺點目前來說難以克服，例如過高的強度和硬度容易對操作對象造成損傷，機器人本身的制作涉及到了將控制，傳感等復雜技術集成為一體的精密加工過程，同時由于要將控制，傳感等部分集成到一起，傳統機器人大都非常的笨重和龐大，這樣大大限制了他們運動方式和運動范圍。除此以外，傳統機器人主要依靠齒輪，連桿等傳動結構的轉動或者移動來實現其移動，連續變形等功能，在這種傳動方式中，驅動其運動的能量一直處于單向耗散狀態，驅動其一次變形能量無法傳遞至下一次變形，甚至下一次變形還需要額外的能量來抵消之前的變形，這在一定程度上也增加了維持機器人運動所需要的能量。

軟體機器人由于材料的固有特性，對于復雜環境有著極其優良的適應性，可以主動適應外界環境的變化，并在極端復雜環境中運動，因此可以用于地形勘測，災后救援等任務。而且由于機器人本身的柔性特征，軟體機器人極大地降低了對于操作對象損傷的可能性，這使得它在醫療，看護等方面有著不可替代的作用。現有的軟體機器人大多采用流體驅動，形狀記憶聚合物變形以及仿哺乳動物肌腱變形等方式，這些方式大都需要極其嚴苛的驅動條件和較為龐大的驅動設備并且僅僅只能實現較為緩慢的運動行為，而這些不足大大限制的軟體機器人在實際生活中的應用。

發明內容

為了對機器人現有的一些缺點和不足進行改進，本發明的目的在于提供一種能量回收型無線軟體機器人及運動方法，該軟體機器人不需龐大驅動設備，可以實現快速運動以及能量回收。該軟體機器人具有良好的地形適應能力，負載能力大，可實現無線控制，可沿特定路徑運動，體積小，重量輕，結構簡潔，能耗低等特點。而且其制作時間短，材料成本低，制作工藝簡單。

為了達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種能量回收型無線軟體機器人，包括基底平面5，設置在基底平面5底部的柔性足部1，設置在基底平面5頂部的供電模塊4，設置在供電模塊4兩側的能量轉換裝置2，設置在供電模塊4頂部的控制模塊3所述激振器2位于柔性足部1上部的兩旁；

所述柔性足部1由單列或多列與基底平面5成一定角度的片層結構組成；

所述能量轉換裝置2用于將多種能量轉換為振動能；

所述控制模塊3為無線控制模塊，通過無線的方式來控制軟體機器人整個電路的通斷以及電流大小；

供電模塊4用于為能量轉換裝置2和控制模塊3供電。

所述柔性足部1的材料采用橡膠、硅膠或PDMS柔性材料，或采用變剛度材料。

組成柔性足部1的片層結構的尺寸參數以及其與基底平面5的夾角大小會影響軟體機器人的運動性能；但無論片層結構的尺寸參數是多少，在柔性足部1的片層結構與基底平面的夾角不為直角時，只要能量轉換裝置2所產生的驅動力足夠大，軟體機器人均能夠實現運動，而且夾角為銳角時與夾角為鈍角時軟體機器人的運動方向相反。