本發(fā)明屬于機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種微型壓電水下推進(jìn)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國家提出了一系列的智能制造技術(shù)，其中主要以機(jī)器人開發(fā)和應(yīng)用作為主要研究并且受到世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前機(jī)器人的發(fā)展方向主要有工業(yè)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、家用機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、服務(wù)型機(jī)器人、空間機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人等種類，但其中應(yīng)用壓電疊堆作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)器人較少。

鑒于目前大量機(jī)器人自身的特點(diǎn)以及社會(huì)恒業(yè)對(duì)于機(jī)器人發(fā)展前景的看好，人們先后提出了幾種不同形式的機(jī)器人應(yīng)用于管道、水下、飛行等環(huán)境中，諸如中國專利201010240870.8、201310589800.7或201510522760.3等，但效果均不夠理想。因此，提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種微型壓電水下推進(jìn)機(jī)器人，主要利用壓電疊堆驅(qū)動(dòng)伸縮變形輸出力的位移方式驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿移動(dòng)，采用微位移放大機(jī)構(gòu)的壓電驅(qū)動(dòng)器，采用多機(jī)械腿組結(jié)構(gòu)，不僅具有較穩(wěn)定行走能力，且具有間斷噴射功能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種微型壓電水下推進(jìn)機(jī)器人，包括機(jī)器人主體，所述機(jī)器人主體的前端連接有前進(jìn)端端部，機(jī)器人主體的后端設(shè)有端蓋，所述的前進(jìn)端端部安裝有驅(qū)動(dòng)部件，所述驅(qū)動(dòng)部件的上、下兩側(cè)均安裝有導(dǎo)塊，驅(qū)動(dòng)部件的右側(cè)安裝有移動(dòng)頂塊，所述的移動(dòng)定位通過隔膜連接有活塞，所述的活塞安裝在機(jī)器人主體內(nèi)；所述機(jī)器人主體內(nèi)安裝有出口閥和進(jìn)口閥，所述出口閥和進(jìn)口閥位于活塞的后側(cè)，且出口閥和進(jìn)口閥之間安裝滑塊，所述的機(jī)器人主體、進(jìn)口閥、出口閥、活塞和滑塊形成一個(gè)腹腔，所述的導(dǎo)塊與前進(jìn)端端部形成前進(jìn)腔，所述的前進(jìn)端端部設(shè)有進(jìn)口，所述導(dǎo)塊的下方設(shè)有導(dǎo)管，所述的導(dǎo)管將前進(jìn)腔和腹腔連通；所述的滑塊內(nèi)設(shè)有延時(shí)機(jī)構(gòu)，所述延時(shí)機(jī)構(gòu)的上方安裝有第一換向閥和第二換向閥；所述端蓋設(shè)有凸臺(tái)，所述的凸臺(tái)上安裝有彈簧，所述的彈簧擠壓滑塊。

所述的驅(qū)動(dòng)部件包括本體，所述的本體內(nèi)設(shè)有壓電驅(qū)動(dòng)疊堆，所述壓電驅(qū)動(dòng)疊堆的上、下兩端均設(shè)有柔性鉸鏈，壓電驅(qū)動(dòng)疊堆的四個(gè)角均設(shè)有第二L形放大機(jī)構(gòu)，所述第二L形放大機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有第一L形放大機(jī)構(gòu)，所述的第一L形放大機(jī)構(gòu)與本體的內(nèi)壁相鄰。

所述的第一換向閥包括第一閥芯、第一復(fù)位彈簧和第一定位鍵，所述的第二換向閥包括第二閥芯、第二復(fù)位彈簧和第二定位鍵；所述第一換向閥和第二換向閥底部連接有通向腹腔的通道b，第一閥芯和第二閥芯側(cè)向連通通道a2。

所述的延時(shí)機(jī)構(gòu)包括延時(shí)機(jī)構(gòu)主體，所述的延時(shí)機(jī)構(gòu)主體上安裝有延時(shí)閥芯，所述延時(shí)閥芯的前端部設(shè)有連通球，所述的連通球設(shè)置有連接彈簧，所述延時(shí)閥芯的后端部連接有調(diào)節(jié)定位螺釘，所述延時(shí)機(jī)構(gòu)主體的后端部設(shè)有堵塊，所述的調(diào)節(jié)定位螺釘位于堵塊內(nèi)，所述的堵塊與延時(shí)機(jī)構(gòu)主體形成延時(shí)腔，所述的延時(shí)腔內(nèi)設(shè)有與延時(shí)閥芯垂直的延時(shí)板塊，所述的延時(shí)板塊連接有復(fù)位彈簧。

本發(fā)明的微型壓電水下推進(jìn)機(jī)器人，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

1、本發(fā)明以壓電驅(qū)動(dòng)疊堆為動(dòng)力源，通過兩個(gè)L型放大機(jī)構(gòu)在不增加總體體積的前提下可大幅度提高腹腔內(nèi)液體壓力以及輸出流體流量，并可提供較高間隙噴射能量；

2、滑塊內(nèi)存在延時(shí)機(jī)構(gòu)，在一個(gè)周期結(jié)束后通過緩慢控制第二換向閥的換向時(shí)間達(dá)到腹腔內(nèi)液體壓力達(dá)到第一換向閥換向壓力之下為下一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)做好準(zhǔn)備；

3、利用通道從前進(jìn)端端部的進(jìn)口吸取液體并從底部排除，減少液體阻力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中的延時(shí)機(jī)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1為前進(jìn)端端部、2為驅(qū)動(dòng)部件、201為第一L形放大機(jī)構(gòu)、202為柔性鉸鏈、203為本體、204為第二L形放大機(jī)構(gòu)、205為壓電驅(qū)動(dòng)疊堆、3為導(dǎo)塊、4為移動(dòng)頂塊、5為隔膜、6為出口閥、7為進(jìn)口閥、8為活塞、9為密封圈一、10為腹腔、11為密封圈二、12為滑塊、13為延時(shí)機(jī)構(gòu)、1301為連接彈簧、1302為連通球、1303為延時(shí)機(jī)構(gòu)主體、1304為延時(shí)閥芯、1305為堵塊、1306為調(diào)節(jié)定位螺釘、1307為復(fù)位彈簧、1308為延時(shí)板塊、1309為延時(shí)腔、14為進(jìn)口、15為彈簧、16為端蓋、17為前進(jìn)腔、18為機(jī)器人主體、19為導(dǎo)管、20為第一換向閥、2001為第一閥芯、2002為第一復(fù)位彈簧、2003為第一定位鍵、21為第二換向閥、2101為第二定位鍵、2102為第二復(fù)位彈簧、2103為第二閥芯、a1為管路、a2為連通通道、b為通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1-3所示，本發(fā)明的微型壓電水下推進(jìn)機(jī)器人，包括前進(jìn)端端部1、導(dǎo)塊3、隔膜5通過螺釘串聯(lián)安裝于機(jī)器人主體18的前端，導(dǎo)塊3內(nèi)部鑲嵌有移動(dòng)頂塊4，移動(dòng)頂塊4一端將驅(qū)動(dòng)部件2擠壓在導(dǎo)塊3底部上，且在導(dǎo)塊3下方有導(dǎo)管19，將水從前進(jìn)端端部1的進(jìn)口,14流入腹腔10 內(nèi)；移動(dòng)頂塊4通過兩枚螺釘與隔膜5及活塞8連接，隔膜5通過螺釘與機(jī)器人主體18連接；前進(jìn)端端部1上安裝有進(jìn)口14，進(jìn)口14與前進(jìn)腔17相通；活塞8以及安裝于活塞8上的密封圈一9、機(jī)器人主體18、進(jìn)口閥7、出口閥6、滑塊12以及安裝于滑塊12上的密封圈二11共同構(gòu)成腹腔10；驅(qū)動(dòng)部件2包括第一L形放大機(jī)構(gòu)201、第二L形放大機(jī)構(gòu)204、柔性鉸鏈202、外壁203以及壓電驅(qū)動(dòng)疊堆205組成；機(jī)器人主體18的底端通過螺釘安裝有端蓋16，端蓋16凸臺(tái)處安裝有彈簧15與滑塊12擠壓安裝；滑塊12內(nèi)鑲嵌著延時(shí)機(jī)構(gòu)13、第一換向閥20和第二換向閥21。第一換向閥20主要包括第一閥芯2001、第一復(fù)位彈簧 2002和第一定位鍵2003，第二換向閥21主要包括第二閥芯2103、第二復(fù)位彈簧 2102和第二定位鍵2101；第一換向閥20和第二換向閥21底部連接有通向腹腔10的通道b，第一閥芯2001和第二閥芯2103主要側(cè)向連通通道a2。延時(shí)機(jī)構(gòu)13內(nèi)部主要有連接彈簧1301、連通球1302、延時(shí)機(jī)構(gòu)主體1303、延時(shí)閥芯1304、堵塊1305、調(diào)節(jié)定位螺釘1306、復(fù)位彈簧1307，延時(shí)閥芯1304安裝于延時(shí)機(jī)構(gòu)主體1303的孔道內(nèi)，堵塊1305與延時(shí)機(jī)構(gòu)主體1303形成延時(shí)腔1309，延時(shí)腔1309內(nèi)設(shè)有與延時(shí)閥芯1304垂直的延時(shí)板塊1308，延時(shí)板塊1308連接有復(fù)位彈簧1307其前端頂著連通球1302并連通球擠壓連接彈簧1301，其后端受到調(diào)節(jié)定位螺釘1306的擠壓并中間擠壓復(fù)位彈簧1307，調(diào)節(jié)定位螺釘1306通過螺紋與堵塊1305連接安裝。

如圖1和3所示，驅(qū)動(dòng)部件2在外部電壓的作用下，壓電驅(qū)動(dòng)疊堆205開始收縮，經(jīng)過第一L形放大機(jī)構(gòu)202和第二L形放大機(jī)構(gòu)204的位移放大，將產(chǎn)生橫向推力，并推動(dòng)移動(dòng)頂塊4、隔膜5及活塞8向左運(yùn)動(dòng)，腹腔10經(jīng)過導(dǎo)管19從前進(jìn)腔17處吸取液體，其容積增大、流體壓力減小，進(jìn)而使進(jìn)口閥7開啟、出口閥6關(guān)閉，流體由進(jìn)口閥7進(jìn)入腹腔10。與此同時(shí)，與腹腔10 相連通道b將液體輸入到第一換向閥20和第二換向閥21內(nèi)，由于液體的壓力低于第一換向閥20和第二換向閥21的換向壓力使得側(cè)向連接通道a2關(guān)閉，此時(shí)壓電驅(qū)動(dòng)疊堆205的輸出電壓降至一定值；隨著外部電壓的上升，腹腔10內(nèi)的液體壓力也上升，將率先使第一閥芯2001向上移動(dòng)連通側(cè)向連接通道a2。

如圖1和3所示，驅(qū)動(dòng)部件2在換向外部電壓的作用下，壓電驅(qū)動(dòng)疊堆205開始伸長，經(jīng)過第一L形放大機(jī)構(gòu)202和第二L形放大機(jī)構(gòu)204的位移放大，將產(chǎn)生橫向推力，并推動(dòng)移動(dòng)頂塊4、隔膜5及活塞8向右運(yùn)動(dòng)，腹腔10經(jīng)過管路a1將液體壓往側(cè)向連接通道a2，其容積減小、流體壓力增大，進(jìn)而使進(jìn)口閥7關(guān)閉、出口閥6開啟，流體由出口閥6進(jìn)入滑塊12內(nèi)的側(cè)向連接通道a2。與此同時(shí)，與腹腔10 相連通道b將液體輸入到第一換向閥20和第二換向閥21內(nèi)，由于液體的壓力高于第一換向閥20和第二換向閥21的換向壓力使得側(cè)向連接通道a2開啟。隨著外部電壓的下降，腹腔10內(nèi)的液體壓力也下降，滑塊12向左移動(dòng)并觸發(fā)延時(shí)機(jī)構(gòu)13，液體從導(dǎo)管19進(jìn)入延時(shí)腔1309使延時(shí)閥芯1304的右邊液體壓力增大，由于第二閥芯2103在第二復(fù)位彈簧2102的作用下向下運(yùn)動(dòng)使延時(shí)閥芯1304左邊液體壓力減小，液體從右邊流入左邊其中延時(shí)閥芯1304與延時(shí)腔1309安裝間隙較小且在左端受到連接彈簧1301和連通球1302的共同作用，使得流體流速較小從而實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。

在本發(fā)明中，若壓電驅(qū)動(dòng)疊堆205在電壓作用下的伸長量即腹腔10受到活塞8的位移量為x，則右端第n次電壓作用后安裝彈簧15的移動(dòng)量為，其中電壓作用次數(shù)最大值為，其中為第一換向閥20內(nèi)第一閥芯2001向上達(dá)到最大值的液體壓力，為第二換向閥21內(nèi)第二閥芯2103向上達(dá)到最大值的液體壓力，式中、、和分別為腹腔10、滑塊12、第一換向閥20和第二換向閥21的橫截面積，、、分別為安裝彈簧15、第一復(fù)位彈簧 2002、第二復(fù)位彈簧 2102的剛度，和為第一閥芯2001和第二閥芯2103最大位移量。

上述實(shí)施例僅用于解釋說明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對(duì)本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。