一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114940224A(43)申请公布日2022.08.26(21)申请号202210771965.5(22)申请日2022.06.30(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人戴福洪姜伟红王成林(74)专利代理机构哈尔滨龙科专利代理有限公司23206专利代理师王恒(51)Int.Cl.B62D57/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人(57)摘要一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人，涉及一种爬行机器人。爬行腿由圆柱体腿部和L形滑块组成，两个圆柱体腿部布置在负载平台两侧，侧壁沿轴向凹设滑槽，滑槽边缘设置n个带孔凸起，两个L形滑块短端部滑动放置在对应的滑槽内，长端部设置与圆柱体腿部数量相等并错位排布的带孔凸起，薄壁梁包括并列排布的2n个窄条梁，窄条梁一端形成公共端部与负载平台固连，另一端设置接孔形成离散端部与对应的带孔凸起铰接，控制模块控制两个L形滑块的相对位移，进而使薄壁梁侧向屈曲变形实现爬行腿水平和竖直方向的位置变化。采用薄壁梁作为柔性结构，通过驱动其侧向屈曲变形调控爬行腿动作，保证负载的同时具备良好的变形能力。CN114940224ACN114940224A权利要求书1/1页1.一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人，其特征在于：包括负载平台(1)、控制模块、两组薄壁梁(2)以及两个爬行腿(3)，所述负载平台(1)为爬行机器人的躯干部位用于搭载控制模块及外部重物，所述两个爬行腿(3)分别由圆柱体腿部(31)和L形滑块(32)两部分组成，两个所述圆柱体腿部(31)水平并列布置在负载平台(1)两侧，圆柱体腿部(31)侧壁朝向负载平台(1)位置沿轴向凹设有一条滑槽，圆柱体腿部(31)侧壁位于所述滑槽边缘一体设置n个带孔凸起，n为正整数，两个所述L形滑块(32)对称设置且短端部分别滑动放置在对应圆柱体腿部(31)的滑槽内，L形滑块(32)长端部一体设置与圆柱体腿部(31)数量相等的带孔凸起，且L形滑块(32)与圆柱体腿部(31)的所述带孔凸起错位排布，所述两组薄壁梁(2)为弹簧钢片切割制成的一体式构件，且初始为无应力的水平状态，每组薄壁梁(2)包括并列排布的2n个窄条梁(21)，所述窄条梁(21)一端横向连接为一体形成公共端部(22)与负载平台(1)固定连接，窄条梁(21)另一端设置接孔形成离散端部(23)与圆柱体腿部(31)及L形滑块(32)对应的带孔凸起铰接配合，所述控制模块能够控制两个L形滑块(32)在滑槽内的相对位移，进而使薄壁梁(2)侧向屈曲变形实现爬行腿(3)水平和竖直方向的位置变化。2.根据权利要求1所述的一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人，其特征在于：所述控制模块包括电源、控制系统及两个微型直线电机，所述电源及所述控制系统搭载在负载平台(1)上，所述两个微型直线电机分别沿轴向布置固定在两个圆柱体腿部(31)的滑槽内同一端，微型直线电机伸缩端与对应的L形滑块(32)短端部固定连接，电源为控制系统和微型直线电机供电，控制系统控制微型直线电机的伸缩动作。3.根据权利要求1或2所述的一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人，其特征在于：所述圆柱体腿部(31)两端分别设置方向性刚毛足部(4)，所述方向性刚毛足部(4)为圆环状与圆柱体腿部(31)端部套装固定，方向性刚毛足部(4)外表面设置多个刚毛尖刺。4.根据权利要求3所述的一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人，其特征在于：所述负载平台(1)、爬行腿(3)及方向性刚毛足部(4)均由3D打印尼龙材料制备。5.根据权利要求3所述的一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人，其特征在于：所述方向性刚毛足部(4)的刚毛尖刺设置有倾斜角。6.根据权利要求1所述的一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人，其特征在于：所述爬行机器人在初始状态下，薄壁梁(2)与负载平台(1)的连接位置高于薄壁梁(2)与爬行腿(3)的连接位置。2CN114940224A说明书1/4页一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人技术领域[0001]本发明涉及一种爬行机器人，尤其是一种基于形状可重构屈曲梁驱动的爬行机器人，属于机器人技术领域。背景技术[0002]传统的机器人大多是刚性模块组装而成，由于其变形机构多为刚性结构、尺寸及重量较大且结构相对复杂，对工作环境具有较强的依赖性。而相比于传统刚性机器人，柔性机器人近年来成为机器人技术领域的重要分支，其具有变形空间大、灵活性高和抗冲击能力强等特点，能够更好的适应各种环境，可通过单一的驱动方式完成一些复杂的动作。然而，目前柔性机器人中采用的柔性机构多为智能材料、绳驱动器以