基于SMA的辐射对称型柔体机器人制造技术

本实用新型专利技术为一种基于SMA的辐射对称型柔体机器人，包括机器人躯干，所述机器人躯干内设置控制部；所述机器人躯干上辐射对称连接多个柔性的机械足，各所述机械足分别包括能变形的支撑体，所述支撑体内设置SMA弹簧，所述SMA弹簧用于调整改变所述支撑体的形状，所述支撑体上覆盖设置弹性蒙皮结构；所述SMA弹簧与所述控制部电连接。本实用新型专利技术使用形状记忆合金弹簧作为驱动材料，使得机器人结构更加紧凑；对于复杂地形的狭小工作空间，辐射对称型的机器人结构使其可朝任意方向进行运动，无需重新部署，即可改变机器人的朝向。即可改变机器人的朝向。即可改变机器人的朝向。

【技术实现步骤摘要】
基于SMA的辐射对称型柔体机器人


[0001]本技术涉及柔体机器人的
，尤其涉及一种基于SMA(形状记忆合金)的柔体机器人。

技术介绍

[0002]随着现代科学和技术的迅猛发展，柔体机器人逐渐成为了科研人员们关注的焦点。柔体机器人是具有连续柔性变形能力的机器人，是集简单的机械结构和复杂灵活的步态于一体的新型智能机器人。与其他传统的由刚性关节和连杆组合构成的刚性机器人不同，柔体机器人本身使用了可以轻松实现最佳应变的柔性原料加工制作而成，具有无限的冗余自由度，对各种环境尤其是非结构化的、复杂多变的环境能有很好的适应性，人类与之交互的安全性也大大提高。柔体机器人具有的良好的环境相容性，使其越来越多地应用于灾难救援、儿童娱乐、医学诊疗等许多领域。
[0003]现有技术中，有一种基于形态记忆合金驱动的软体机器人(CN105346619A)，该机器人通过控制单片机依次分别给嵌于机器人内部的形态记忆合金丝通电，机器人包括四个足、顶部散热结构、底部齿状结构、前后两侧支撑结构。该机器人是两侧对称型的，只能在前进方向上的一定角度范围内进行运动，如果需要转弯，则需要一定的转弯半径，不利于机器人在狭小空间内的工作。
[0004]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种基于SMA的辐射对称型柔体机器人，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种基于SMA的辐射对称型柔体机器人，本技术使用形状记忆合金弹簧作为驱动材料，使得机器人结构更加紧凑；对于复杂地形的狭小工作空间，辐射对称型的机器人结构使其可朝任意方向进行运动，无需重新部署，即可改变机器人的朝向。
[0006]本技术的目的是这样实现的，一种基于SMA的辐射对称型柔体机器人，包括机器人躯干，所述机器人躯干内设置控制部；所述机器人躯干上辐射对称连接多个柔性的机械足，各所述机械足分别包括能变形的支撑体，所述支撑体内设置SMA弹簧，所述SMA弹簧用于调整改变所述支撑体的形状，所述支撑体上覆盖设置弹性蒙皮结构；所述SMA弹簧与所述控制部电连接。
[0007]在本技术的一较佳实施方式中，所述支撑体包括具有柔性的中心棒，所述中心棒的两端分别设置第一端固定片和第二端固定片，所述第一端固定片与所述机器人躯干连接，所述第一端固定片和所述第二端固定片之间设置所述SMA弹簧，所述第一端固定片和第二端固定片之间覆盖设置所述弹性蒙皮结构。
[0008]在本技术的一较佳实施方式中，所述SMA弹簧的数量为三个，相邻两个所述SMA弹簧之间的周向夹角为120
°
。
[0009]在本技术的一较佳实施方式中，所述SMA弹簧通电升温后能产生收缩。
[0010]在本技术的一较佳实施方式中，所述中心棒为硅胶棒。
[0011]在本技术的一较佳实施方式中，所述中心棒上设置至少一个中间隔片，所述中间隔片上设置隔片透孔，所述SMA弹簧穿过所述隔片透孔。
[0012]在本技术的一较佳实施方式中，所述中间隔片的数量为四个，各所述中间隔片沿中心棒的轴向间隔设置。
[0013]在本技术的一较佳实施方式中，所述机械足的数量为四个，四个所述机械足相对所述机器人躯干呈辐射对称设置。
[0014]在本技术的一较佳实施方式中，所述控制部包括供电系统、大电流驱动系统、机械足单足控制系统、机器人步态控制系统和电阻测量反馈系统。
[0015]由上所述，本技术的基于SMA的辐射对称型柔体机器人具有如下有益效果：
[0016]本技术的基于SMA的辐射对称型柔体机器人中，使用SMA弹簧作为驱动材料，使得机器人结构更加紧凑；机械足采用柔性结构和材料构成，与传统的由刚性关节和连杆组合构成的刚性机器人不同，柔体机器人本身使用了可以轻松实现最佳应变的柔性原料加工制作而成，具有无限的冗余自由度，对各种环境尤其是非结构化的、复杂多变的环境能有很好的适应性，人类与之交互的安全性也大大提高；机械足采用辐射对称型结构，可以大幅降低结构设计的复杂度，进一步简化了机器人的结构，提升了多足型机器人结构的模块化程度，简化了机器人零部件的安装和替换难度；使用过程中，控制部控制SMA弹簧状态，通过协调控制多个足的弯曲角度和弯曲方向，可实现机器人向前或者向后运动或朝任意方向进行运动，无需重新部署，即可改变机器人的朝向。
附图说明
[0017]以下附图仅旨在于对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围。其中：
[0018]图1：为本技术的基于SMA的辐射对称型柔体机器人的示意图。
[0019]图2：为本技术的机械足的内部结构的立体图
[0020]图3：为本技术的机械足的内部结构的主视图。
[0021]图4：为本技术的中间隔片的示意图。
[0022]图5：为本技术的基于SMA的辐射对称型柔体机器人的运动过程原理图。
[0023]图6a：为本技术步骤a时基于SMA的辐射对称型柔体机器人的状态图。
[0024]图6b：为本技术步骤b时基于SMA的辐射对称型柔体机器人的状态图。
[0025]图6c：为本技术步骤c时基于SMA的辐射对称型柔体机器人的状态图。
[0026]图6d：为本技术步骤d时基于SMA的辐射对称型柔体机器人的状态图。
[0027]图中：
[0028]100、基于SMA的辐射对称型柔体机器人；
[0029]1、机器人躯干；
[0030]2、机械足；
[0031]21、支撑体；22、弹性蒙皮结构；23、中心棒；24、第一端固定片；25、第二端固定片；26、中间隔片；261、隔片透孔；
[0032]3、SMA弹簧。
具体实施方式
[0033]为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本技术的具体实施方式。
[0034]在此描述的本技术的具体实施方式，仅用于解释本技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本技术的限制。在本技术的教导下，技术人员可以构想基于本技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本技术的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SMA的辐射对称型柔体机器人，其特征在于，包括机器人躯干，所述机器人躯干内设置控制部；所述机器人躯干上辐射对称连接多个柔性的机械足，各所述机械足分别包括能变形的支撑体，所述支撑体内设置SMA弹簧，所述SMA弹簧用于调整改变所述支撑体的形状，所述支撑体上覆盖设置弹性蒙皮结构；所述SMA弹簧与所述控制部电连接。2.如权利要求1所述的基于SMA的辐射对称型柔体机器人，其特征在于，所述支撑体包括具有柔性的中心棒，所述中心棒的两端分别设置第一端固定片和第二端固定片，所述第一端固定片与所述机器人躯干连接，所述第一端固定片和所述第二端固定片之间设置所述SMA弹簧，所述第一端固定片和第二端固定片之间覆盖设置所述弹性蒙皮结构。3.如权利要求2所述的基于SMA的辐射对称型柔体机器人，其特征在于，所述SMA弹簧的数量为三个，相邻两个所述SMA弹簧之间的周向夹角为120
°
。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓丽，原春钰，秦继镕，张岩波，米柏川，黄书童，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：