[發明專利]一種基于介電彈性體仿生水蛇形機器人

在審

• 申請號: 202110753437.2
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113427494A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 王思蛟;曹凱明;王冠偉;白攀;王洪喜;田慧慧;梁文宏
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/06;B25J9/12;B25J9/16;B63C11/52
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及驅動裝置技術領域，具體涉及一種基于介電彈性體仿生水蛇形機器人。本發明為解決傳統機器人結構復雜、成本昂貴、體積龐大、噪音大，缺乏生物親和性等問題。本裝置以四個驅動裝置為例通過連接裝置將多個驅動裝置串聯起來，然后首尾連接主控裝置和尾部裝置，形成蛇形結構。連接裝置與各部件配合開有螺紋孔，通過螺釘連接的方式進行連接。通過主控裝置控制信號來實現電源的通斷，利用升壓驅動模塊將低電壓轉換為高電壓，為驅動裝置提供加載電壓，通過主控裝置輸出的信號可使單個驅動裝置產生水平方向80°的彎曲變形，垂直方向50°的彎曲變形。通過驅動裝置的交替彎曲變形，可使仿生水蛇形機器人在水中蜿蜒游動。

技術領域

本發明涉及驅動裝置技術領域，具體涉及一種基于介電彈性體仿生水蛇形機器人。

背景技術

近年來，機器人的研究領域十分火熱，特別是仿生技術與機器人技術相結合，使得機器人的結構設計和運動模式有了更多的選擇，也使機器人的運動性能有了較大的突破，因此仿生機器人也越來越受人們的關注。

蛇因其具有獨特的運動方式，非常適合在條件惡劣和復雜多變的環境中生存，具有極強的環境適應能力，若使機器人也具有這種運動能力，將會極大的提高機器人的應用。所以蛇形機器人是當前仿生機器人研究領域中的熱點之一，依據蛇的結構和運動特性設計而成，具有優良的性能。目前，蛇形機器人的研究大多是基于傳統機械結構，需要有復雜的傳動系統以及電機來完成驅動過程，這種剛性驅動雖然具有較大的輸出功率、較大的驅動速度以及優良的穩定性等優點，但是其結構復雜、成本昂貴、體積龐大、噪音大，缺乏生物親和性等，從而限制了傳統機器人在軍事偵察、海洋勘測以及仿生驅動等領域的應用。

介電彈性體作為一種新興的智能驅動材料，是一種在外界電壓激勵下可以產生大的形變，撤銷激勵電壓后又能恢復至初始狀態的智能驅動材料，由于其性能類似于自然肌肉，因此又稱為“人工肌肉”。介電彈性體與其他智能材料相比，表現出良好的綜合性能；質量輕、應變大、能量密度高、響應速度快、環境適應性好、更接近于生物肌肉(某些性能甚至超過生物肌肉)等。利用介電彈性體研制的驅動器可以直接對外做功，不需要傳動機構，而且制作方便、質量小、體積小、成本低、效率高、工作無噪聲。介電彈性體目前在仿生機器人、驅動、能量俘獲等領域成為了一個研究熱點。如今的介電彈性體驅動的機器人，大都存在運動速度慢、負載能力差等問題，因此基于介電彈性體材料開發一款具有結構簡單、價格低廉、驅動力大、結構穩定性好且可以遠程操控的仿生機器人就顯得非常有現實意義。

發明內容

有鑒于此，本發明為解決傳統機器人結構復雜、成本昂貴、體積龐大、噪音大，缺乏生物親和性等問題，提供一種基于介電彈性體仿生水蛇形機器人。

為解決現有技術存在的問題，本發明的技術方案是：一種基于介電彈性體仿生水蛇形機器人，其特征在于：包括依次連接的主控裝置、若干個通過連接裝置連接的驅動裝置和尾部裝置組成的機器人本體，機器人本體的表面繞設有仿生蛇皮；

所述的主控裝置內固定有控制端及電源模塊、無線信號收發器和攝像頭；

所述的驅動裝置由端蓋、EAP薄膜、壓縮彈簧和柔性電極組成，所述的柔性電極等間距涂覆于拉伸后的EAP薄膜上，涂覆有柔性電極的拉伸后的EAP薄膜卷繞于壓縮彈簧上，端蓋設置于壓縮彈簧的兩端，EAP薄膜卡設于端蓋圓周上的凹槽內，柔性電極上連接有導線，導線與主控裝置內的控制端及電源模塊連接；

所述的連接裝置由十字套筒一、十字套筒二、“工”字型支架、“U”型框架一和“U”型框架二組成，所述的“工”字型支架將左右兩個十字套筒一、十字套筒二連接為一體，十字套筒一和十字套筒二的橫軸上分別連接有“U”型框架一和“U”型框架二；

所述的尾部裝置內設置有探測器。

進一步，攝像頭設置于主控裝置的端部。

進一步，十字套筒一和十字套筒二通過軸一和軸二與“工”字型支架間隙配合，活動連接。