一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微驅(qū)動技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]微驅(qū)動技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)交叉結(jié)合所產(chǎn)生的微型機(jī)器人已經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域新的熱點(diǎn)。微型機(jī)器人以其體積小、機(jī)動靈活和節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，在微機(jī)電系統(tǒng)組裝、工業(yè)檢測、生物醫(yī)療、光學(xué)工程等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)有的微型機(jī)器人在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面通常包括驅(qū)動足、驅(qū)動電機(jī)等，這種微型機(jī)器人的缺陷在于，其耗能高，易發(fā)熱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在電磁干擾等問題。
[0004]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種克服上述問題的微型機(jī)器人。
[0005]壓電陶瓷作為一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料，具有壓電效應(yīng)，利用其逆壓電效應(yīng)，可以制作微型驅(qū)動器，且微型壓電驅(qū)動器具有結(jié)構(gòu)簡單，易于微型化，能耗低，不受電磁干擾等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，如何實(shí)現(xiàn)壓電微型驅(qū)動器應(yīng)用于微型機(jī)器人將是一個(gè)非常值得研究的方向。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對以上問題，本實(shí)用新型提供一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，本實(shí)用新型以壓電陶瓷元件作為動力源，通過控制壓電陶瓷驅(qū)動器控制機(jī)器人的運(yùn)行姿態(tài)，結(jié)構(gòu)簡單輕便，能耗低，不受電磁干擾影響，能實(shí)現(xiàn)任意方向的移動，實(shí)用性強(qiáng)，為達(dá)此目的，本實(shí)用新型提供一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，包括壓電疊堆左腿、壓電疊堆后腿、壓電疊堆前腿、壓電疊堆右腿、壓電疊堆前梁、壓電疊堆后梁、壓電疊堆左梁、壓電疊堆右梁和連接鋁塊，所述壓電疊堆左腿、壓電疊堆后腿、壓電疊堆前腿、壓電疊堆右腿分別構(gòu)成機(jī)器人的四個(gè)足，壓電疊堆前梁和壓電疊堆后梁通過連接鋁塊構(gòu)成縱向移動梁，壓電疊堆左梁和壓電疊堆右梁通過連接鋁塊構(gòu)成橫向移動梁，各壓電疊堆通過環(huán)氧膠與連接鋁塊粘結(jié)。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓電疊堆均由N片圓形壓電陶瓷片通過環(huán)氧膠粘結(jié)形成，且N多2，本實(shí)用新型可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的圓形壓電陶瓷片。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，形成壓電疊堆的各壓電陶瓷片電學(xué)串聯(lián)連接，且沿厚度方向極化，通過以上設(shè)置發(fā)電效率較高。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述四足機(jī)器人還包括電源和控制驅(qū)動電路，所述電源為壓電陶瓷片供電，壓電陶瓷片可通過電源進(jìn)行供電。
[0010]本實(shí)用新型提供一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，本實(shí)用新型通過設(shè)置壓電疊堆左腿、壓電疊堆后腿、壓電疊堆前腿、壓電疊堆右腿、壓電疊堆前梁、壓電疊堆后梁、壓電疊堆左梁、壓電疊堆右梁和連接鋁塊，可以將交變激勵電壓轉(zhuǎn)換為壓電疊堆的伸縮變形，通過控制各個(gè)壓電疊堆的伸縮變形實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器人任意方向的移動。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型中壓電疊堆的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型的俯視圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型的主視圖。
[0014]具體部件如下:
[0015]1、壓電疊堆左腿；11、壓電陶瓷片；
[0016]12、環(huán)氧膠；2、壓電疊堆后腿；
[0017]3、壓電疊堆前腿；4、壓電疊堆右腿；
[0018]5、壓電疊堆前梁；6、壓電疊堆后梁；
[0019]7、壓電疊堆左梁；8、壓電疊堆右梁；
[0020]9、連接鋁塊。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對實(shí)用新型做詳細(xì)的說明:
[0022]本實(shí)用新型提供一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，本實(shí)用新型以壓電陶瓷元件作為動力源，通過控制壓電陶瓷驅(qū)動器控制機(jī)器人的運(yùn)行姿態(tài)，結(jié)構(gòu)簡單輕便，能耗低，不受電磁干擾影響，能實(shí)現(xiàn)任意方向的移動，實(shí)用性強(qiáng)。
[0023]結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型提供一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，包括壓電疊堆左腿1、壓電疊堆后腿2、壓電疊堆前腿3、壓電疊堆右腿4、壓電疊堆前梁5、壓電疊堆后梁6、壓電疊堆左梁7、壓電疊堆右梁8和連接鋁塊9，下面分別介紹。
[0024]壓電疊堆左腿1、壓電疊堆后腿2、壓電疊堆前腿3、壓電疊堆右腿4分別構(gòu)成機(jī)器人的四個(gè)足，壓電疊堆前梁5和壓電疊堆后梁6通過連接鋁塊9構(gòu)成機(jī)器人的縱向移動梁，壓電疊堆左梁7和壓電疊堆右梁8通過連接鋁塊9構(gòu)成機(jī)器人的橫向移動梁，各壓電疊堆通過環(huán)氧膠12與連接鋁塊9粘結(jié)；壓電疊堆均由N片圓形壓電陶瓷片11通過環(huán)氧膠12粘結(jié)形成，圓形壓電陶瓷片11的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，且N多2，配合圖1所示，形成壓電疊堆的各壓電陶瓷片11電學(xué)串聯(lián)連接，且沿厚度方向極化，用以借助逆壓電效應(yīng)將交變激勵電壓轉(zhuǎn)化為壓電陶瓷片11沿厚度方向的伸縮變形，通過電學(xué)串聯(lián)多片壓電陶瓷片11可以實(shí)現(xiàn)壓電疊堆沿厚度方向伸縮變形的成倍擴(kuò)大。
[0025]本實(shí)施例在工作時(shí)，將交流激勵電源分別與壓電疊堆中壓電陶瓷片11的正負(fù)極相連，在正弦交流電壓信號的作用下，根據(jù)逆壓電效應(yīng)，各個(gè)壓電陶瓷片11將沿厚度方向產(chǎn)生伸縮變形，通過將各個(gè)壓電陶瓷片11電學(xué)串聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)壓電陶瓷片11沿厚度方向輸出位移的疊加，最終驅(qū)動機(jī)器人移動。
[0026]微型機(jī)器人移動時(shí)，分別控制各壓電疊堆上施加的正弦交流電壓信號即可實(shí)現(xiàn)方向可控的移動。例如，直線向前移動時(shí)，先控制壓電疊堆前腿3收縮，壓電疊堆前梁5伸長，然后壓電疊堆前腿3伸長至原長度，接著，壓電疊堆左腿1、壓電疊堆后腿2和壓電疊堆右腿4收縮，與此同時(shí)，壓電疊堆前梁5收縮，最后，壓電疊堆左腿1、壓電疊堆后腿2和壓電疊堆右腿4伸長至原長度，此時(shí)，微型機(jī)器人已經(jīng)直線向前移動了一個(gè)步伐。微型機(jī)器人向左、向右及向后移動時(shí)，其原理都是類似的，由于微型機(jī)器人設(shè)置了壓電疊堆前梁5、壓電疊堆后梁6、壓電疊堆左梁7、壓電疊堆右梁8，因此，通過控制微型機(jī)器人在前后左右四個(gè)方向的不同移動位移，即可到達(dá)任意位置處，即實(shí)現(xiàn)任意方向的移動。
[0027]綜上所述，本實(shí)用新型提出的一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，以壓電陶瓷片11作為動力源，通過控制壓電陶瓷片11控制機(jī)器人的運(yùn)行姿態(tài)，結(jié)構(gòu)簡單輕便，能耗低，不受電磁干擾影響，能實(shí)現(xiàn)任意方向的移動，實(shí)用性強(qiáng)。
[0028]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對本實(shí)用新型作任何其他形式的限制，而依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，包括壓電疊堆左腿(I)、壓電疊堆后腿(2)、壓電疊堆前腿(3)、壓電疊堆右腿(4)、壓電疊堆前梁(5)、壓電疊堆后梁(6)、壓電疊堆左梁(7)、壓電疊堆右梁(8)和連接鋁塊(9)，其特征在于:所述壓電疊堆左腿(1)、壓電疊堆后腿(2)、壓電疊堆前腿(3)、壓電疊堆右腿(4)分別構(gòu)成機(jī)器人的四個(gè)足，壓電疊堆前梁(5)和壓電疊堆后梁(6)通過連接鋁塊(9)構(gòu)成縱向移動梁，壓電疊堆左梁(7)和壓電疊堆右梁(8 )通過連接鋁塊(9 )構(gòu)成橫向移動梁，各壓電疊堆通過環(huán)氧膠(12)與連接鋁塊(9 )粘結(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，其特征在于:所述壓電疊堆均由N片圓形壓電陶瓷片(11)通過環(huán)氧膠(12)粘結(jié)形成，且N彡2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，其特征在于:形成壓電疊堆的各壓電陶瓷片(11)電學(xué)串聯(lián)連接，且沿厚度方向極化。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，其特征在于:所述四足機(jī)器人還包括電源和控制驅(qū)動電路，所述電源為壓電陶瓷片(11)供電。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種微型壓電驅(qū)動平移四足機(jī)器人，包括壓電疊堆左腿、壓電疊堆后腿、壓電疊堆前腿、壓電疊堆右腿、壓電疊堆前梁、壓電疊堆后梁、壓電疊堆左梁、壓電疊堆右梁和連接鋁塊。壓電疊堆左腿、壓電疊堆后腿、壓電疊堆前腿、壓電疊堆右腿分別構(gòu)成機(jī)器人的四個(gè)足，壓電疊堆前梁和壓電疊堆后梁通過連接鋁塊構(gòu)成縱向移動梁，壓電疊堆左梁和壓電疊堆右梁通過連接鋁塊構(gòu)成橫向移動梁，各壓電疊堆通過環(huán)氧膠及連接鋁塊粘結(jié)；所述壓電疊堆由多片圓形壓電陶瓷片通過環(huán)氧膠粘結(jié)形成，且各壓電陶瓷片電學(xué)串聯(lián)連接。此微型機(jī)器人通過壓電驅(qū)動元件的逆壓電效應(yīng)將交變激勵電壓轉(zhuǎn)換為壓電疊堆的伸縮變形，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人任意方向的移動。
【IPC分類】B25J7/00, B25J13/00
【公開號】CN204935633
【申請?zhí)枴緾N201520745330
【發(fā)明人】劉祥建, 李曉暉, 羅衛(wèi)平, 王珺
【申請人】金陵科技學(xué)院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月24日