【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微型机器人加工制作领域，具体涉及一种微爬行机器人制作方法及微爬行机器人结构。
技术介绍
1、目前，传统大型机器人大多由刚性机体、电机等部件组成，具有快速、稳定、机动性强等优势，但同时也具有体积大、重量大、成本高、难以批量生产等不足，难以完成许多狭窄空间或其他复杂领域的高难度任务。随着机器人尺度的逐渐缩小，昆虫级微型机器人凭借精准性和灵活性扮演了更为重要的角色。
2、国内外现有的昆虫级机器人众多，相关的典型制作方法大致包括形状沉积制造、3d打印、激光切割等。同时，昆虫级微型机器人结构往往由多层轻质复合材料加工而成，制作步骤也随复合材料层数的增加而增多，导致整机的加工步骤繁琐复杂、制作周期长、效率低。
3、因此，基于中国古老的“折纸”技术，针对一种新型昆虫级微爬行机器人结构，专利技术一种多模块一体化加工制作方法具有重要意义，还可以推广应用于其他机器人制作。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种微爬行机器人制作方法及微爬行机器人结构，基于“折纸”技术，分多个模块，加工步骤简单，制作周期短，制作效率高。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种微爬行机器人制作方法，包括机器人多层复合材料加工阶段、机器人多模块加工、折叠、装配阶段；
3、所述机器人多层复合材料加工阶段包括双层复合材料制作流程、双层复合材料铰链预切割流程、五层复合材料对准和热压流程、五层复合材料释放流程；
4、所述机器人多模块加工、折
5、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述双层复合材料制作流程，由单向碳纤维层与树脂胶层进行贴合、热压，得到双层复合材料。
6、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述双层复合材料铰链预切割流程，用激光切割仪按照特定结构图纸切割双层复合材料，切割形成预留铰链槽和双层材料对准孔槽；所述双层复合材料铰链预切割流程，还包括用激光切割仪切割柔性铰链pi膜，形成pi膜对准孔槽。
7、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述五层复合材料对准和热压流程，是将两个预切割所述铰链槽和所述双层材料对准孔槽后的双层复合材料中间夹一层预切割所述pi膜对准孔槽的所述pi膜，保证上下两面的所述单向碳纤维层的碳纤维层纤维方向垂直，对准所述双层材料对准孔槽、所述pi膜对准孔槽、通过热压工艺后得到五层复合材料。
8、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述五层复合材料释放流程，用激光切割仪按照特定结构图纸对五层复合材料释放，得到最终结构，所述最终结构包含柔性铰链。
9、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述机器人多模块加工流程包括机器人机身结构加工流程、机器人腿部结构加工流程、机器人压电驱动器加工流程；
10、所述机器人机身结构加工流程根据所述双层复合材料制作流程将单向碳纤维层与树脂胶层进行贴合、热压，得到机身结构双层复合材料；根据所述双层复合材料铰链预切割流程按照图3所示，完成机身结构双层复合材料对准孔和机身结构铰链槽的预切割；取一片所述pi膜，按照图15所示，完成pi膜对准孔切割；根据所述五层复合材料对准和热压流程得到机身结构五层复合材料；根据所述五层复合材料释放流程将所述机身结构五层复合材料按照图4所示的一体化机身结构释放切割槽进行激光切割释放，得到多个二维一体化机身结构，如图5所示。
11、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述二维一体化机身结构包括机身底部横杆，所述机身底部横杆一端通过机身前端折叠铰链与机身前端模块连接；所述机身前端模块上两端设有凸起，所述机身前端模块中间设有机身前端开槽；所述机身底部横杆另一端通过机身后端折叠铰链与机身后端模块连接；所述机身后端模块中间设有机身后端开槽，所述机身后端模块右侧通过机身右侧折叠铰链与机身右侧面模块连接；所述机身后端模块左侧通过机身左侧折叠铰链与机身左侧面模块连接；机身左右侧面模块镜像设置，所述机身右侧面模块设有机身两端固定卡槽、机器人驱动器固定卡槽和机身侧面开槽；所述机身左侧面模块同样设有机身两端固定卡槽、机器人驱动器固定卡槽和机身侧面开槽。
12、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述机器人腿部结构加工流程根据所述双层复合材料制作流程将单向碳纤维层与树脂胶层进行贴合、热压，得到腿部结构双层复合材料；根据所述双层复合材料铰链预切割流程按照图6所示，完成腿部结构双层复合材料对准孔和腿部结构铰链槽的预切割；取一片所述pi膜，按照图15所示，完成所述pi膜对准孔切割；根据所述五层复合材料对准和热压流程得到腿部结构五层复合材料；根据所述五层复合材料释放流程将所述腿部结构五层复合材料按照图7所示的一体化腿部结构释放切割槽进行激光切割释放，得到多个二维一体化腿部结构，如图8所示。
13、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述二维一体化腿部结构包括腿部结构传动杆、腿部结构小腿传动杆和足端；所述腿部结构传动杆通过腿部结构传动铰链和驱动器与腿部结构连接端连接；所述腿部结构传动杆通过腿部结构折叠铰链与所述腿部结构小腿传动杆连接；所述腿部结构小腿传动杆通过小腿部分折叠铰链与所述足端连接。
14、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述机器人压电驱动器加工流程包括用激光切割仪按照图9所示，对压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔和压电驱动器带孔玻璃纤维层开槽进行切割，形成若干压电驱动器带孔玻璃纤维层；同时，由激光切割仪按照图10所示，对压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔和压电驱动器无孔玻璃纤维层开槽进行切割，形成若干压电驱动器无孔玻璃纤维层。
15、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述机器人压电驱动器加工流程还包括用激光切割仪按照图11所示，对压电驱动器预浸料层对准孔和压电驱动器预浸料层开槽进行切割，形成若干压电驱动器预浸料层。
16、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述机器人压电驱动器加工流程还包括用激光切割仪按照图12所示，对压电陶瓷划片进行切割，形成若干压电陶瓷片。
17、作为微爬行机器人制作方法优选方案，将切割得到的所述压电驱动器带孔玻璃纤维层、所述压电驱动器无孔玻璃纤维层、所述压电驱动器预浸料层和所述压电陶瓷片，按照图14所示，三层材料通过对准孔对准，所述压电陶瓷片进行填充，热压固化，形成一体化压电驱动器材料本体；
18、所述压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔、所述压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔和所述压电驱动器预浸料层对准孔，按照图14所示，进行相应对准，形成压电驱动器释放对准孔。
19、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述机器人压电驱动器加工流程还包括用激光切割仪按照图13所示，按照驱动器释放槽对所述一体化压电驱动器材料本体进行切割，形成若干压电驱动器。
20、作为微爬行机器人制作方法优选方案，所述机器人多模块折叠流程按图2所示，分别对所述一体化机身结构和所述一体化腿部结构进行折叠，形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，包括机器人多层复合材料加工阶段(1)、机器人多模块加工、折叠、装配阶段(2)；
2.根据权利要求1所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述双层复合材料制作流程(3)，由单向碳纤维层(10)与树脂胶层(11)进行贴合、热压，得到双层复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述双层复合材料铰链预切割流程(4)，用激光切割仪按照结构图纸切割双层复合材料，切割形成预留铰链槽(12)和双层材料对准孔槽(13)；所述双层复合材料铰链预切割流程(4)，还包括用激光切割仪切割柔性铰链PI膜(14)，形成PI膜对准孔槽(15)。
4.根据权利要求3所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述五层复合材料对准和热压流程(5)将两个预切割所述铰链槽(12)和所述双层材料对准孔槽(13)后的双层复合材料中间夹一层预切割所述PI膜对准孔槽(14)的所述PI膜(14)，使上下两面的所述单向碳纤维层(10)的碳纤维层纤维方向垂直，对准所述双层材料对准孔槽(13)、所述PI膜对准孔槽(15
5.根据权利要求4所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述五层复合材料释放流程(6)，用激光切割仪按照结构图纸对五层复合材料释放，得到最终结构(16)，所述最终结构(16)包含柔性铰链(17)。
6.根据权利要求5所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述机器人多模块加工流程(7)包括机器人机身结构加工流程(18)、机器人腿部结构加工流程(19)、机器人压电驱动器加工流程(20)；
7.根据权利要求6所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述二维一体化机身结构(47)包括机身底部横杆(145)，所述机身底部横杆(145)一端通过机身前端折叠铰链(121)与机身前端模块连接；所述机身前端模块上两端设有凸起(147)，所述机身前端模块中间设有机身前端开槽(146)；所述机身底部横杆(145)另一端通过机身后端折叠铰链(122)与机身后端模块连接；所述机身后端模块中间设有机身后端开槽(144)，所述机身后端模块右侧通过机身右侧折叠铰链(123)与机身右侧面模块连接；所述机身后端模块左侧通过机身左侧折叠铰链(124)与机身左侧面模块连接；机身左右侧面模块镜像设置，所述机身右侧面模块设有机身两端固定卡槽(141)、机器人驱动器固定卡槽(142)和机身侧面开槽(143)；所述机身左侧面模块同样设有机身两端固定卡槽(141)、机器人驱动器固定卡槽(142)和机身侧面开槽(143)。
8.根据权利要求6所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述机器人腿部结构加工流程(19)根据所述双层复合材料制作流程(3)将单向碳纤维层(10)与树脂胶层(11)进行贴合、热压，得到腿部结构双层复合材料(27)；根据所述双层复合材料铰链预切割流程(4)，完成腿部结构双层复合材料对准孔(28)和腿部结构铰链槽(29)的预切割；取一片所述PI膜(14)，完成所述PI膜对准孔(24)切割；根据所述五层复合材料对准和热压流程(5)得到腿部结构五层复合材料(30)；根据所述五层复合材料释放流程(6)将所述腿部结构五层复合材料(30)按照一体化腿部结构释放切割槽(31)进行激光切割释放，得到二维一体化腿部结构(48)；
9.根据权利要求6所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述机器人压电驱动器加工流程(20)包括用激光切割仪对压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔(33)和压电驱动器带孔玻璃纤维层开槽(34)进行切割，形成若干压电驱动器带孔玻璃纤维层(32)；同时，由激光切割仪对压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔(36)和压电驱动器无孔玻璃纤维层开槽(37)进行切割，形成若干压电驱动器无孔玻璃纤维层(35)；
10.一种微爬行机器人结构，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的一种微爬行机器人制作方法制作。
...【技术特征摘要】
1.一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，包括机器人多层复合材料加工阶段(1)、机器人多模块加工、折叠、装配阶段(2)；
2.根据权利要求1所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述双层复合材料制作流程(3)，由单向碳纤维层(10)与树脂胶层(11)进行贴合、热压，得到双层复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述双层复合材料铰链预切割流程(4)，用激光切割仪按照结构图纸切割双层复合材料，切割形成预留铰链槽(12)和双层材料对准孔槽(13)；所述双层复合材料铰链预切割流程(4)，还包括用激光切割仪切割柔性铰链pi膜(14)，形成pi膜对准孔槽(15)。
4.根据权利要求3所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述五层复合材料对准和热压流程(5)将两个预切割所述铰链槽(12)和所述双层材料对准孔槽(13)后的双层复合材料中间夹一层预切割所述pi膜对准孔槽(14)的所述pi膜(14)，使上下两面的所述单向碳纤维层(10)的碳纤维层纤维方向垂直，对准所述双层材料对准孔槽(13)、所述pi膜对准孔槽(15)、通过热压工艺后得到五层复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述五层复合材料释放流程(6)，用激光切割仪按照结构图纸对五层复合材料释放，得到最终结构(16)，所述最终结构(16)包含柔性铰链(17)。
6.根据权利要求5所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述机器人多模块加工流程(7)包括机器人机身结构加工流程(18)、机器人腿部结构加工流程(19)、机器人压电驱动器加工流程(20)；
7.根据权利要求6所述的一种微爬行机器人制作方法，其特征在于，所述二维一体化机身结构(47)包括机身底部横杆(145)，所述机身底部横杆(145)一端通过机身前端折叠铰链(121)与机身前端模块连接；所述机身前端模块上两端设有凸起(147)，所述机...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗自荣，朱群为，蒋涛，卢钟岳，朱一鸣，夏明海，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。