專利名稱：諧振驅(qū)動微型水面移動機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種諧振驅(qū)動微型水面移動機器人。
背景技術(shù)：
微小型水面移動機器人在生物工程、環(huán)境監(jiān)測、微機電系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。微小型水面移動機器人有著傳統(tǒng)的水面移動機構(gòu)無法比擬的巨大優(yōu)勢，其利用壓電陶瓷諧振式驅(qū)動原理和水面的表面張カ作用使整個機器人的機構(gòu)更為簡單合理，同時也在驅(qū)動方式上達(dá)到了 ー個創(chuàng)新。目前，國內(nèi)外也有很多科研機構(gòu)對水面移動機器人進(jìn)行了研究。中央民族大學(xué)信息工程學(xué)院，清華大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室以及河北機電 職業(yè)技術(shù)學(xué)院在仿生水黽水面機器人方面做了很多工作。他們提出了利用曲柄滑塊機構(gòu)驅(qū)動機器人的劃動腿在水面中形成橢圓形的劃水軌跡，使機構(gòu)能夠前迸。北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院研究了水上行走機器人的設(shè)計問題，提出了機器人驅(qū)動腿設(shè)計算法，給出令人機器人結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)和軟件的設(shè)計方法和實例。設(shè)計并實現(xiàn)了一種采用雙電機驅(qū)動，通過宏外信號遙控的水上機器人，并對機器人進(jìn)行了性能測試。以上科研機構(gòu)都研究了仿生水上行走機器人的設(shè)計，采用了類似水黽的足結(jié)構(gòu)，并通過劃水的方式控制運動和方向。I、現(xiàn)有的水面機器人的研究，其支撐足的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單ー(直線狀)，對表面張カ的利用效果差，負(fù)載能力極低。2、采用足端的橢圓軌跡驅(qū)動，須利用電機或兩片壓電陶瓷配合動作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3、現(xiàn)有技術(shù)多采用電機驅(qū)動，不利于提高機構(gòu)的可靠性和機器人的微型化。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，以提高機器人的負(fù)載能力。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，包括機器人基體；設(shè)置在所述機器人基體底部的支撐足，該支撐足為圓形，且在圓環(huán)的外圍設(shè)有輻射狀的毛刺結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述機器人基體上的驅(qū)動機構(gòu)，其由相互連接的壓電陶瓷組和經(jīng)過疏水處理的行走絲組成，所述壓電陶瓷組受外部信號激勵后受迫振動并驅(qū)動所述行走絲諧振。優(yōu)選的，在上述諧振驅(qū)動微型水面移動機器人中，所述機器人基體和所述支撐足為由線切割切割成的整體式結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，在上述諧振驅(qū)動微型水面移動機器人中，所述機器人基體和所述支撐足均由不銹鋼片制成。
優(yōu)選的，在上述諧振驅(qū)動微型水面移動機器人中，所述壓電陶瓷組粘接在所述機器人基體的尾部。優(yōu)選的，在上述諧振驅(qū)動微型水面移動機器人中，所述驅(qū)動機構(gòu)至少為兩個。優(yōu)選的，在上述諧振驅(qū)動微型水面移動機器人中，所述支撐足為四個。優(yōu)選的，在上述諧振驅(qū)動微型水面移動機器人中，所述毛刺結(jié)構(gòu)包括均布于圓環(huán)外徑的若干細(xì)絲。優(yōu)選的，在上述諧振驅(qū)動微型水面移動機器人中，所述毛刺結(jié)構(gòu)為O. 05 O. 15mm寬，4 8mm長，以30度角均布于圓環(huán)外徑的細(xì)絲。優(yōu)選的，在上述諧振驅(qū)動微型水面移動機器人中，所述行走絲為鋼絲。
從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明可通過無線收發(fā)裝置向諧振驅(qū)動微型水面移動機器施加ー個信號激勵壓電陶瓷組，利用壓電陶瓷的受迫振動驅(qū)動經(jīng)過疏水處理后的行走絲發(fā)生諧振，以便在水面產(chǎn)生行波，行波對于機器人整體施加一個反向作用力，驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行前進(jìn)，其結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明通過采用有輻射的毛刺結(jié)構(gòu)的支撐足，對表面張カ的利用效果更佳。此支撐足宏觀結(jié)構(gòu)為一圓形，微觀加以毛刺類形狀，以充分利用水的表面張カ，負(fù)載能力得到提聞。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例提供的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人本體的俯視機構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人本體的俯視機構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人的俯視機構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了ー種諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，以提高機器人的負(fù)載能力。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。請參閱圖I-圖3，圖I為本發(fā)明實施例提供的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人本體的俯視機構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人本體的俯視機構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人的俯視機構(gòu)示意圖。本發(fā)明提供的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，包括機器人基體I、支撐足2和驅(qū)動機構(gòu)。其中，機器人基體I為諧振驅(qū)動微型水面移動機器人的承載部件，支撐足2設(shè)置在機器人基體I的底部，該支撐足2為圓形，且在其外圍設(shè)有輻射狀的毛刺結(jié)構(gòu)，支撐足2利用水表面的張カ將水面移動機器人漂浮在水面上。驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在機器人基體I上，其由相互連接的壓電陶瓷組3和經(jīng)過疏水處理的行走絲4組成，其中行走絲4可優(yōu)選為細(xì)鋼絲也可為其他金屬絲或非金屬絲，所述壓電陶瓷組3受外部信號激勵后受迫振動并驅(qū)動所述行走絲4諧振，使得行走絲4在水面產(chǎn)生行波，行波對于機器人整體施加一個反向作用力，驅(qū)動機器人進(jìn)行前迸?？梢岳脙筛蚋嗟男凶呓z4的配合，控制機器人左右轉(zhuǎn)向。本發(fā)明可通過無線收 發(fā)裝置向諧振驅(qū)動微型水面移動機器施加ー個信號激勵壓電陶瓷組3，利用壓電陶瓷的受迫振動驅(qū)動經(jīng)過疏水處理后的行走絲4發(fā)生諧振，以便在水面產(chǎn)生行波，行波對于機器人整體施加一個反向作用力，驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行前進(jìn)，其結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低。本發(fā)明通過采用有輻射的毛刺結(jié)構(gòu)的支撐足2，對表面張カ的利用效果更佳。此支撐足2宏觀結(jié)構(gòu)為一圓形，微觀加以毛刺類形狀，以充分利用水的表面張力，負(fù)載能力得到提聞。機器人基體I和所述支撐足2為由線切割切割成的整體式結(jié)構(gòu)。即機器人基體I和支撐足2用線切割技術(shù)制成，其二者為ー個整體，在支撐足2的V中部可折疊90度，以便其表面與水平面全部接觸，提高負(fù)載能力。機器人基體I和所述支撐足2均由可不銹鋼片制成，具體可采用O. Imm厚度的不銹鋼片，只要滿足其懸浮條件的任意厚度均可用于制作機器人基體I。壓電陶瓷組3可粘接在所述機器人基體I的尾部，通過與壓電陶瓷組3相連的行走絲4在后部驅(qū)動機器人前迸。驅(qū)動機構(gòu)可至少為兩個，分別設(shè)置在機器人基體I尾部的兩側(cè)，通過對各個驅(qū)動機構(gòu)的精確控制，來達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。支撐足2可為四個，也可為其他數(shù)量，以能夠穩(wěn)定承載為目標(biāo)，在能夠穩(wěn)定承載的基礎(chǔ)上，支撐足2設(shè)計的數(shù)量越少越好，能夠降低其與水面的摩擦力，提高運動速度。采用有宏微雙重結(jié)構(gòu)的支撐足2，對表面張カ的利用效果更佳，此支撐2的宏觀結(jié)構(gòu)為ー圓環(huán)形，微觀加以毛刺類形狀，以充分利用水的表面張力。毛刺結(jié)構(gòu)可包括均布于宏觀結(jié)構(gòu)的圓環(huán)外徑的若干細(xì)絲，通過實驗，本發(fā)明提供的微觀毛刺結(jié)構(gòu)為O. 05 O. 15mm寬，4 8mm長，以30度角均布于圓環(huán)外徑的細(xì)絲，類似的微觀毛細(xì)結(jié)構(gòu)，也可以達(dá)到近似的效果。對于支撐足的結(jié)構(gòu)設(shè)計，我們前期進(jìn)行了一些針對性實驗，主要目的在于尋找到一種可以充分利用水的表面張カ的最優(yōu)足型。具體如下表I支撐足對比表
權(quán)利要求
1.一種諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，包括 機器人基體(I); 設(shè)置在所述機器人基體(I)底部的支撐足(2)，該支撐足(2)為圓形，且在其外圍設(shè)有輻射狀的毛刺結(jié)構(gòu)； 設(shè)置在所述機器人基體(I)上的驅(qū)動機構(gòu)，其由相互連接的壓電陶瓷組(3)和經(jīng)過疏水處理的行走絲(4)組成，所述壓電陶瓷組(3)受外部信號激勵后受迫振動并驅(qū)動所述行走絲⑷諧振。
2.如權(quán)利要求I所述的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，所述機器人基體(I)和所述支撐足(2)為由線切割切割成的整體式結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，所述機器人基體(I)和所述支撐足⑵均由不銹鋼片制成。
4.如權(quán)利要求I所述的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，所述壓電陶瓷組(3)粘接在所述機器人基體(I)的尾部。
5.如權(quán)利要求I所述的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)至少為兩個。
6.如權(quán)利要求I所述的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，所述支撐足(2)為四個。
7.如權(quán)利要求I所述的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，所述毛刺結(jié)構(gòu)包括均布于圓環(huán)外徑的若干細(xì)絲。
8.如權(quán)利要求I所述的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，所述毛刺結(jié)構(gòu)為0.05 0. 15mm寬，4 8mm長，以30度角均布于圓環(huán)外徑的細(xì)絲。
9.如權(quán)利要求I所述的諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，其特征在于，所述行走絲(4)為鋼絲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種諧振驅(qū)動微型水面移動機器人，包括機器人基體；設(shè)置在所述機器人基體底部的支撐足，該支撐足為圓形，且在其外圍設(shè)有輻射狀的毛刺結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述機器人基體上的驅(qū)動機構(gòu)，其由相互連接的壓電陶瓷組和經(jīng)過疏水處理的行走絲組成，所述壓電陶瓷組受外部信號激勵后受迫振動并驅(qū)動所述行走絲諧振。本發(fā)明利用壓電陶瓷的受迫振動驅(qū)動經(jīng)過疏水處理后的行走絲發(fā)生諧振，以便在水面產(chǎn)生行波，行波對于機器人整體施加一個反向作用力，驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行前進(jìn)，其結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明通過采用有輻射的毛刺結(jié)構(gòu)的支撐足，對表面張力的利用效果更佳。此支撐足宏觀結(jié)構(gòu)為一圓形，微觀加以毛刺類形狀，以充分利用水的表面張力，負(fù)載能力得到提高。
文檔編號B63H19/00GK102649470SQ20111004815
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者丁大海, 劉磊, 季月明, 張均峰, 李偉達(dá), 王雨, 胡海燕 申請人:蘇州大學(xué)