谐振驱动微型水面移动机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种谐振驱动微型水面移动机器人，包括：机器人基体；设置在所述机器人基体底部的支撑足，该支撑足为圆形，且在其外围设有辐射状的毛刺结构；设置在所述机器人基体上的驱动机构，其由相互连接的压电陶瓷组和经过疏水处理的行走丝组成，所述压电陶瓷组受外部信号激励后受迫振动并驱动所述行走丝谐振。本发明专利技术利用压电陶瓷的受迫振动驱动经过疏水处理后的行走丝发生谐振，以便在水面产生行波，行波对于机器人整体施加一个反向作用力，驱动机构进行前进，其结构简单。本发明专利技术通过采用有辐射的毛刺结构的支撑足，对表面张力的利用效果更佳。此支撑足宏观结构为一圆形，微观加以毛刺类形状，以充分利用水的表面张力，负载能力得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种谐振驱动微型水面移动机器人。
技术介绍
微小型水面移动机器人在生物工程、环境监測、微机电系统等领域有着广阔的应用前景。微小型水面移动机器人有着传统的水面移动机构无法比拟的巨大优势，其利用压电陶瓷谐振式驱动原理和水面的表面张カ作用使整个机器人的机构更为简单合理，同时也在驱动方式上达到了 ー个创新。目前，国内外也有很多科研机构对水面移动机器人进行了研究。中央民族大学信息工程学院，清华大学计算机科学与技术系智能技术与系统国家重点实验室以及河北机电 职业技术学院在仿生水黾水面机器人方面做了很多工作。他们提出了利用曲柄滑块机构驱动机器人的划动腿在水面中形成椭圆形的划水轨迹，使机构能够前迸。北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院研究了水上行走机器人的设计问题，提出了机器人驱动腿设计算法，给出令人机器人结构、控制系统和软件的设计方法和实例。设计并实现了一种采用双电机驱动，通过宏外信号遥控的水上机器人，并对机器人进行了性能测试。以上科研机构都研究了仿生水上行走机器人的设计，采用了类似水黾的足结构，并通过划水的方式控制运动和方向。I、现有的水面机器人的研究，其支撑足的拓扑结构单ー(直线状)，对表面张カ的利用效果差，负载能力极低。2、采用足端的椭圆轨迹驱动，须利用电机或两片压电陶瓷配合动作，结构复杂。3、现有技术多采用电机驱动，不利于提高机构的可靠性和机器人的微型化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种谐振驱动微型水面移动机器人，以提高机器人的负载能力。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种谐振驱动微型水面移动机器人，包括机器人基体；设置在所述机器人基体底部的支撑足，该支撑足为圆形，且在圆环的外围设有辐射状的毛刺结构；设置在所述机器人基体上的驱动机构，其由相互连接的压电陶瓷组和经过疏水处理的行走丝组成，所述压电陶瓷组受外部信号激励后受迫振动并驱动所述行走丝谐振。优选的，在上述谐振驱动微型水面移动机器人中，所述机器人基体和所述支撑足为由线切割切割成的整体式结构。优选的，在上述谐振驱动微型水面移动机器人中，所述机器人基体和所述支撑足均由不锈钢片制成。优选的，在上述谐振驱动微型水面移动机器人中，所述压电陶瓷组粘接在所述机器人基体的尾部。优选的，在上述谐振驱动微型水面移动机器人中，所述驱动机构至少为两个。优选的，在上述谐振驱动微型水面移动机器人中，所述支撑足为四个。优选的，在上述谐振驱动微型水面移动机器人中，所述毛刺结构包括均布于圆环外径的若干细丝。优选的，在上述谐振驱动微型水面移动机器人中，所述毛刺结构为O. 05 O. 15mm宽，4 8mm长，以30度角均布于圆环外径的细丝。优选的，在上述谐振驱动微型水面移动机器人中，所述行走丝为钢丝。 从上述的技术方案可以看出，本专利技术可通过无线收发装置向谐振驱动微型水面移动机器施加ー个信号激励压电陶瓷组，利用压电陶瓷的受迫振动驱动经过疏水处理后的行走丝发生谐振，以便在水面产生行波，行波对于机器人整体施加一个反向作用力，驱动机构进行前进，其结构简单。本专利技术通过采用有辐射的毛刺结构的支撑足，对表面张カ的利用效果更佳。此支撑足宏观结构为一圓形，微观加以毛刺类形状，以充分利用水的表面张カ，负载能力得到提闻。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本专利技术实施例提供的谐振驱动微型水面移动机器人本体的俯视机构示意图；图2为本专利技术实施例提供的谐振驱动微型水面移动机器人本体的俯视机构示意图；图3为本专利技术实施例提供的谐振驱动微型水面移动机器人的俯视机构示意图。具体实施例方式本专利技术公开了ー种谐振驱动微型水面移动机器人，以提高机器人的负载能力。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请參阅图I-图3，图I为本专利技术实施例提供的谐振驱动微型水面移动机器人本体的俯视机构示意图；图2为本专利技术实施例提供的谐振驱动微型水面移动机器人本体的俯视机构示意图；图3为本专利技术实施例提供的谐振驱动微型水面移动机器人的俯视机构示意图。本专利技术提供的谐振驱动微型水面移动机器人，包括机器人基体I、支撑足2和驱动机构。其中，机器人基体I为谐振驱动微型水面移动机器人的承载部件，支撑足2设置在机器人基体I的底部，该支撑足2为圆形，且在其外围设有辐射状的毛刺结构，支撑足2利用水表面的张カ将水面移动机器人漂浮在水面上。驱动机构设置在机器人基体I上，其由相互连接的压电陶瓷组3和经过疏水处理的行走丝4组成，其中行走丝4可优选为细钢丝也可为其他金属丝或非金属丝，所述压电陶瓷组3受外部信号激励后受迫振动并驱动所述行走丝4谐振，使得行走丝4在水面产生行波，行波对于机器人整体施加一个反向作用力，驱动机器人进行前迸。可以利用两根或更多的行走丝4的配合，控制机器人左右转向。本专利技术可通过无线收 发装置向谐振驱动微型水面移动机器施加ー个信号激励压电陶瓷组3，利用压电陶瓷的受迫振动驱动经过疏水处理后的行走丝4发生谐振，以便在水面产生行波，行波对于机器人整体施加一个反向作用力，驱动机构进行前进，其结构较简单，成本较低。本专利技术通过采用有辐射的毛刺结构的支撑足2，对表面张カ的利用效果更佳。此支撑足2宏观结构为一圓形，微观加以毛刺类形状，以充分利用水的表面张力，负载能力得到提闻。机器人基体I和所述支撑足2为由线切割切割成的整体式结构。即机器人基体I和支撑足2用线切割技术制成，其二者为ー个整体，在支撑足2的V中部可折叠90度，以便其表面与水平面全部接触，提高负载能力。机器人基体I和所述支撑足2均由可不锈钢片制成，具体可采用O. Imm厚度的不锈钢片，只要满足其悬浮条件的任意厚度均可用于制作机器人基体I。压电陶瓷组3可粘接在所述机器人基体I的尾部，通过与压电陶瓷组3相连的行走丝4在后部驱动机器人前迸。驱动机构可至少为两个，分别设置在机器人基体I尾部的两侧，通过对各个驱动机构的精确控制，来达到转向的目的。支撑足2可为四个，也可为其他数量，以能够稳定承载为目标，在能够稳定承载的基础上，支撑足2设计的数量越少越好，能够降低其与水面的摩擦力，提高运动速度。采用有宏微双重结构的支撑足2，对表面张カ的利用效果更佳，此支撑2的宏观结构为ー圆环形，微观加以毛刺类形状，以充分利用水的表面张力。毛刺结构可包括均布于宏观结构的圆环外径的若干细丝，通过实验，本专利技术提供的微观毛刺结构为O. 05 O. 15mm宽，4 8mm长，以30度角均布于圆环外径的细丝，类似的微观毛细结构，也可以达到近似的效果。对于支撑足的结构设计，我们前期进行了一些针对性实验，主要目的在于寻找到一种可以充分利用水的表面张カ的最优足型。具体如下表I支撑足对比表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振驱动微型水面移动机器人，其特征在于，包括 机器人基体(I); 设置在所述机器人基体(I)底部的支撑足(2)，该支撑足(2)为圆形，且在其外围设有辐射状的毛刺结构； 设置在所述机器人基体(I)上的驱动机构，其由相互连接的压电陶瓷组(3)和经过疏水处理的行走丝(4)组成，所述压电陶瓷组(3)受外部信号激励后受迫振动并驱动所述行走丝⑷谐振。2.如权利要求I所述的谐振驱动微型水面移动机器人，其特征在于，所述机器人基体(I)和所述支撑足(2)为由线切割切割成的整体式结构。3.如权利要求2所述的谐振驱动微型水面移动机器人，其特征在于，所述机器人基体(I)和所述支撑足⑵均由不锈钢片制成。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁大海，刘磊，张均峰，季月明，王雨，李伟达，胡海燕，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：