本发明专利技术提供了一种电响应材料驱动的仿生越障机器人包括第一驱动器、第二驱动器、多段式弹性骨架、足部支架、足底缓冲层结构以及聚合物紧固件；多段式弹性骨架包括前段骨架与后段骨架；第一驱动器安装在前段骨架上，后段骨架上置有镂空结构；第二驱动器安装在镂空结构上；足部支架安装在后段骨架上，且足部支架上安装有足底缓冲层结构。第一驱动器为形状记忆合金弹簧，形状记忆合金弹簧两个一组对称分布于前段骨架的上下两侧，弹簧两端固定位置的间隔大于弹簧自然状态下的长度，每个弹簧两端通过外接导线分别连接于外置电源的正负极。本发明专利技术采用前段骨架与形状记忆合金弹簧相配合的结构，能够实现可控的能量储存与释放，实现机器人的跳跃越障运动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软体机器人领域，具体地，涉及一种电响应材料驱动的仿生越障机器人。
技术介绍
1、近年来，随着材料科学技术的不断发展，各类新型驱动技术陆续涌现，并被应用于机器人领域，如基于电活性材料、形状记忆材料、磁性材料等的驱动技术。这些驱动技术的应用有效降低的机器人的刚度与体积，并减少了机器人的制造成本，使得机器人能够被更好的应用于复杂、狭小的环境中，或是实现更加接近自然界生物外形与运动模式的仿生设计，在医疗、搜救、海洋环境探索等领域有广阔的引用前景。
2、当前，基于电响应材料驱动(如形状记忆合金、电活性聚合物等)的智能驱动技术凭借其优异的性能和易于控制的特点被广泛用于微小型移动机器人领域。
3、但目前的基于电响应材料的驱动机器人普遍不具有跳跃或越障功能，如哈尔滨工业大学软体机器人实验室设计的基于介电弹性体驱动器的奔跑足式机器人，采用前后两个介电弹性体最小能量结构串联，两个驱动器一同驱动时能够让机器人实现前向腾空运动，实现每秒6倍体长的奔跑速度，但机器人只能在平坦地面上进行单一模式的运动，无法进行转向、越障等动作，制约了其应用场景。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种电响应材料驱动的仿生越障机器人。
2、根据本专利技术提供的一种电响应材料驱动的仿生越障机器人，包括第一驱动器、第二驱动器、多段式弹性骨架、足部支架、足底缓冲层结构以及聚合物紧固件；
3、所述多段式弹性骨架包括前段骨架与后段骨架，
>4、第一驱动器通过聚合物紧固件安装在所述前段骨架上，后段骨架上置有镂空结构；第二驱动器安装在所述镂空结构上；足部支架安装在所述后段骨架上，且足部支架上安装有足底缓冲层结构；5、第一驱动器通过聚合物紧固件安装在所述前段骨架上，能够驱动前段骨架实现双向弯曲形变。
6、优选的，第一驱动器为形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧两个一组对称分布于前段骨架的上下两侧，弹簧两端固定位置的间隔大于弹簧自然状态下的长度，所述每个弹簧两端通过外接导线分别连接于外置电源的正负极。
7、优选的，第二驱动器为电活性聚合物驱动器，电活性聚合物驱动器包括多个电活性聚合物驱动器单元，多个电活性聚合物驱动器单元层叠布置；
8、每个电活性聚合物驱动器单元包括电活性聚合物以及2层柔性电极，电活性聚合物位于所述2层柔性电极之间，所述柔性电极分别连接到外界电源两极。
9、优选的，所述足部支架弯折有预设角度，足部支架通过所述足底缓冲层结构与地面接触。
10、优选的，所述聚合物紧固件采用耐热、绝缘的树脂材料制成。
11、优选的，足底缓冲层结构采用硅橡胶或者海绵材料制成。
12、优选的，所述前段骨架与后段骨架的厚度相同或不同，多段式弹性骨架采用聚合物材料制成。
13、优选的，电活性聚合物为硅胶或丙烯酸酯制成。
14、优选的，形状记忆合金弹簧采用镍钛合金材料制成。
15、优选的，多段式弹性骨架采用聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯制成；所述聚合物紧固件采用聚四氟乙烯、聚酰胺制成。
16、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
17、1、本专利技术采用前段骨架与形状记忆合金弹簧相配合的结构，能够实现可控的能量储存与释放，实现机器人的跳跃越障运动。
18、2、本专利技术通过将第二驱动器设置为电活性聚合物驱动器的设计，对电活性聚合物驱动器通电，能够实现机器人奔跑运动。
19、3、本专利技术通过足部支架能够增加机器人后段与地面接触面积，通过足底缓冲层结构能够增加足部与地面接触部相互作用的弹性、摩擦系数以及摩擦力，让机器人能够取得更好的前向运动效果。
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【技术保护点】
1.一种电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，包括第一驱动器(1)、第二驱动器(6)、多段式弹性骨架(2)、足部支架(5)、足底缓冲层结构(4)以及聚合物紧固件(3)；
2.根据权利要求1所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，第一驱动器(1)为形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧两个一组对称分布于前段骨架(21)的上下两侧，弹簧两端固定位置的间隔大于弹簧自然状态下的长度，所述每个弹簧两端通过外接导线分别连接于外置电源的正负极。
3.根据权利要求1所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，第二驱动器(6)为电活性聚合物驱动器，电活性聚合物驱动器包括多个电活性聚合物驱动器单元，多个电活性聚合物驱动器单元层叠布置；
4.根据权利要求1所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，所述足部支架(5)弯折有预设角度，足部支架(5)通过所述足底缓冲层结构(4)与地面接触。
5.根据权利要求1所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，所述聚合物紧固件(3)采用耐热、绝缘的树脂材料制成。
6.根据权利要求1所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，足底缓冲层结构(4)采用硅橡胶或者海绵材料制成。
7.根据权利要求5所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，所述前段骨架(21)与后段骨架(22)的厚度相同或不同，多段式弹性骨架(2)采用聚合物材料制成。
8.根据权利要求3所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，电活性聚合物为硅胶或丙烯酸酯制成。
9.根据权利要求2所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，形状记忆合金弹簧采用镍钛合金材料制成。
10.根据权利要求7所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，多段式弹性骨架(2)采用聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯制成；所述聚合物紧固件(3)采用聚四氟乙烯、聚酰胺制成。
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【技术特征摘要】
1.一种电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，包括第一驱动器(1)、第二驱动器(6)、多段式弹性骨架(2)、足部支架(5)、足底缓冲层结构(4)以及聚合物紧固件(3)；
2.根据权利要求1所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，第一驱动器(1)为形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧两个一组对称分布于前段骨架(21)的上下两侧，弹簧两端固定位置的间隔大于弹簧自然状态下的长度，所述每个弹簧两端通过外接导线分别连接于外置电源的正负极。
3.根据权利要求1所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，第二驱动器(6)为电活性聚合物驱动器，电活性聚合物驱动器包括多个电活性聚合物驱动器单元，多个电活性聚合物驱动器单元层叠布置；
4.根据权利要求1所述的电响应材料驱动的仿生越障机器人，其特征在于，所述足部支架(5)弯折有预设角度，足部支架(5)通过所述足底缓冲层结构(4)与地面接触。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王贺升，杨剑，徐璠，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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