轮滑式仿生两级精度移动微机器人制造技术

一种轮滑式仿生两级精度移动微机器人，属于微型机器人技术领域。本发明专利技术包括：三个双驱动轮、三个压电支撑驱动腿、微机器人本体，三个压电支撑驱动腿在圆周范围内均匀分布，三个压电支撑驱动腿上端与微机器人本体固定连接，三个压电支撑驱动腿下端与三个双驱动轮分别固定连接。本发明专利技术能够满足微小环境下不同任务对微机器人的需求，即速度需求和精度需求，同时提高微机器人的效率，实现具有多级精度的微移动机器人结构。

【技术实现步骤摘要】
轮滑式仿生两级精度移动微机器人
本专利技术涉及的是一种微机器人，特别是一种轮滑式仿生两级精度移动微机器人，属于微型机器人

技术介绍
一般移动微机器人运动方式分为轮式或腿式。轮式机构利用轮子与地面的摩擦力驱动微机器人。这种结构具有运动灵活、速度快的优点，但对于微机器人而言，其定位精度难以满足要求。而腿式微机器人模拟生物运动方式，通常采用压电驱动材料，可以实现高精度定位。但其运行速度相对较慢，效率低。对驱动信号要求较高，难以实现控制线路集成化。经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号为：01113451，名称为：压电式微机器人行走驱动器，该专利自述为：“它由前盖、后盖组成的弹性体及装在前、后盖间的压电元件构成，压电元件采用压电陶瓷片。采用简单的结构实现多自由度，有利于微机器人小型化，采用单相电源驱动实现二自由度的双向行走，使驱动电源简化，有利于微机器人无线操纵，成本低，可在大行程上输出较大的推力和速度。”该专利为了在驱动中采用压电元件。而压电材料的驱动电压通常较高，目前微小电池无法提供足够的能源，因此，其无线控制目前难以实现。同时，其运行速度较慢、时间长，因此效率较低。另外，中国专利申请号为：03113927.2，名称为：管道微机器人单轮直接驱动方法及其驱动装置，该专利自述为：本专利技术是一种管道微机器人单轮直接驱动方法及其驱动装置，该方法采用弹性变形力与摩擦力组合作用的传动方式和结构，由单个与微电机轴固定联接的传动轮，通过一个传动驱动轮直接驱动微机器人运动。该机器人利用微电机作为驱动器，其定位精度难以达到微米级。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种轮滑式仿生两级精度移动微机器人，使其能够满足微小环境下不同任务对微机器人的需求，即-->速度需求和精度需求，同时提高微机器人的效率，实现具有多级精度的微移动机器人结构。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括：三个双驱动轮、三个压电支撑驱动腿、微机器人本体，三个压电支撑驱动腿在圆周范围内均匀分布，三个压电支撑驱动腿上端与微机器人本体固定连接，三个压电支撑驱动腿下端与三个双驱动轮分别固定连接。所述的双驱动轮的驱动轴与地面平行。所述的压电支撑驱动腿与地面垂直。所述的三个压电支撑驱动腿分别与三个双驱动轮固定连接，共同构成微机器人多级精度驱动器，三个多级精度驱动器支撑与驱动微机器人，共同负责微机器人的多种模式、多精度运动。所述的双驱动轮包括：左驱动轮、左驱动器、右驱动器和右驱动轮，左驱动轮固定于左驱动器的左侧输出轴端，右驱动轮固定于右驱动器的右侧输出轴端，左驱动器的右侧外壳与右驱动器的左侧外壳连接。所述的压电支撑驱动腿平面内具有两个驱动方向，实现平面内高精度定位。微机器人的多模式、多级精度运动可分为快速移动、粗定位及精密定位三种运动模式。微机器人实现粗定位和快速移动时，双驱动轮作为驱动源驱动压电驱动腿及微机器人本体移动，压电支撑驱动腿无需控制；微机器人实现精密定位时，需要双驱动轮与压电支撑驱动腿协调控制实现。微机器人实现粗定位和快速直线移动时，左驱动轮与右驱动轮转向、速度相同，驱动压电支撑驱动腿及微机器人本体直线移动，并根据不同负载情况可选择为同为主动轮、一个主动轮一个从动轮、或同为从动轮。微机器人实现粗定位转向运动时，左驱动轮与右驱动轮转向相反、转速相同，同为主动轮，与地面摩擦力方向相反，相互抵消，实现无回转半径旋转，压电支撑驱动腿及微机器人本体原地不动。快速移动时左驱动器及右驱动器作为同步电机控制；粗定位时左驱动器及右驱动器作为步进电机控制，并采用特殊的力矩矢量合成步进控制方法实现粗级精度定位。微机器人实现精密定位运动时，压电支撑驱动腿需要用较大的摩擦力实现驱动，而压电支撑驱动腿是通过双驱动轮与平面接触，其摩擦为滚动摩擦，需要控制双驱动轮满足压电支撑驱动腿对摩擦力的要求。压电支撑驱动-->腿的驱动波形为锯齿波，当驱动在锯齿波上升区域时，需要加相应电压控制微机器人双驱动轮处于定位保持状态，变滚动摩擦为滑动摩擦，保持微机器人与地面无滑动；当驱动波形为下降沿时，释放所加保持电压，压电驱动实现微小平移，从而实现微机器人移动。微机器人实现精密定位直线移动时，三个压电驱动腿及双驱动轮的控制完全相同，共同驱动微机器人朝一个方向移动。微机器人实现精密定位转向移动时，通过协调三个压电支撑驱动腿的运动方向，产生微机器人旋转扭矩，微机器人本体、与压电支撑驱动腿及双驱动轮共同产生旋转。本专利技术通过多级精度仿生微机器人设计，使得微机器人实现多运动方式、多级定位精度控制。为微移动机器人设计提供一种新方法。在电磁驱动的基础上，利用压电驱动的特点实现多种控制方式，满足微机器人在各种领域的需求，提高微机器人的效率，降低系统功耗，为实现高精度微机器人作业系统提供新的解决方案。附图说明图1为本专利技术结构示意底视图图2为本专利技术结构示意侧视图图3为本专利技术双驱动轮示意图具体实施方式如图1、图2及图3所示，本专利技术包括：三个双驱动轮1、三个压电支撑驱动腿2、微机器人本体3，三个压电支撑驱动腿2在圆周范围内均匀分布，三个压电支撑驱动腿2上端与微机器人本体3固定连接，三个压电支撑驱动腿2下端与三个双驱动轮1分别固定连接。所述的双驱动轮1的驱动轴与地面平行。所述的压电支撑驱动腿2与地面垂直。所述的三个压电支撑驱动腿2分别与三个双驱动轮1固定连接，共同构成微机器人多级精度驱动器，三个多级精度驱动器支撑与驱动微机器人，共同负责微机器人的多种模式、多精度运动。所述的双驱动轮1包括：左驱动轮4、左驱动器5、右驱动器6和右驱动轮7，左驱动轮4固定于左驱动器5的左侧输出轴端，右驱动轮7固定于右驱动器-->6的右侧输出轴端，左驱动器5的右侧外壳与右驱动器6的左侧外壳连接。所述的压电支撑驱动腿2平面内具有两个驱动方向，实现平面内高精度定位。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮滑式仿生两级精度移动微机器人，包括：三个双驱动轮（１）、三个压电支撑驱动腿（２）、微机器人本体（３），其特征在于，三个压电支撑驱动腿（２）在圆周范围内均匀分布，三个压电支撑驱动腿（２）上端与微机器人本体（３）固定连接，三个压电支撑驱动腿（２）下端与三个双驱动轮（１）分别固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种轮滑式仿生两级精度移动微机器人，包括：三个双驱动轮(1)、三个压电支撑驱动腿(2)、微机器人本体(3)，其特征在于，三个压电支撑驱动腿(2)在圆周范围内均匀分布，三个压电支撑驱动腿(2)上端与微机器人本体(3)固定连接，三个压电支撑驱动腿(2)下端与三个双驱动轮(1)分别固定连接。2.根据权利要求1所述的轮滑式仿生两级精度移动微机器人，其特征是，所述的双驱动轮(1)包括：左驱动轮(4)、左驱动器(5)、右驱动器(6)和右驱动轮(7)，左驱动轮(4)固定于左...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振波，陈佳品，唐晓宁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]