机器人及其行走机构制造技术

本申请涉及一种机器人及其行走机构，行走机构包括底板和运动组件，运动组件包括连接件、边框、柔性体和压电驱动单元，连接件位于边框的内侧并与底板相连接，柔性体连接于连接件与边框之间，且边框与底板间隔设置，压电驱动单元设置于柔性体，当压电驱动单元上施加锯齿波电压时，压电驱动单元带动柔性体伸缩形变，且柔性体发生形变的速率随电压的变化速率的增加而增加。本申请的机器人及其行走机构，利用压电驱动单元驱使柔性体发生形变，以粘滑运动的方式使得底板在地面上运动，且由于边框与底板之间在柔性体的作用下获得良好的自适应调节效果，减少了边框相对底板运行稳定性对加工精度和装配精度的依赖性，以降低加工和装配工艺复杂度。工艺复杂度。工艺复杂度。

【技术实现步骤摘要】
机器人及其行走机构


[0001]本申请涉及机器人
，特别是涉及一种机器人及其行走机构。

技术介绍

[0002]随着技术的不断发展与更新，对机器人发挥微观尺寸上的精密操作的需求日益增长，基于压电原理的纳米微驱技术得到了大力发展，目前已广泛运用到医学、科研、航天、生产制造等各个高精尖领域，为人类在微观领域上的实验研究以及产品制造提供了有力的技术支撑。
[0003]压电驱动方式下，例如压电陶瓷驱动作为微观操作领域上的基本驱动方式，其利用的是压电陶瓷的逆压电效应，通过给压电陶瓷施加一个电场，使其在电场作用下产生一个微小的膨胀，其膨胀尺度通过精确控制电场可达亚纳米尺度，膨胀力大且响应快。
[0004]然而，现有的机器人的行走稳定性对加工精度和装配精度的依赖性高，导致加工和装配工艺复杂。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种机器人及其行走机构，以解决运行稳定性对加工精度和装配精度的依赖性高所导致的加工和装配工艺复杂的问题。
[0006]一方面，本申请提供一种行走机构，包括：
[0007]底板；
[0008]运动组件，包括连接件、边框、柔性体和压电驱动单元，所述连接件位于所述边框的内侧并与所述底板相连接，所述柔性体连接于所述连接件与所述边框之间，且所述边框与所述底板间隔设置，所述压电驱动单元设置于所述柔性体，当所述压电驱动单元上施加锯齿波电压时，所述压电驱动单元带动所述柔性体伸缩形变，且所述柔性体发生形变的速率随电压的变化速率的增加而增加。
[0009]在其中一个实施例中，所述底板和所述连接件其中之一设有定位槽，其中之另一设有定位柱，所述定位柱与所述定位槽相配合，使得所述连接件在水平方向限位于所述底板。
[0010]在其中一个实施例中，所述压电驱动单元还用于驱使所述柔性体产生对所述连接件进行扭转的扭矩，当所述柔性体随所述压电驱动单元发生形变的速率大于预设值时，所述柔性体经所述连接件带动所述底板在地面上旋转运动。
[0011]在其中一个实施例中，所述定位柱与所述定位槽转动配合，所述边框与所述底板之间设有粘滑摩擦组件，所述压电驱动单元还用于驱使所述柔性体产生对所述连接件进行扭转的扭矩，当所述柔性体发生形变的速率大于预设值时，所述柔性体带动所述边框以使得所述边框经所述粘滑摩擦组件带动所述底板在地面上旋转运动。
[0012]在其中一个实施例中，所述粘滑摩擦组件包括多组成对设置的摩擦球和摩擦片，所述摩擦球和所述摩擦片形成点面接触，且其中之一与所述边框相连接，其中之另一与所
述底板相连接。
[0013]在其中一个实施例中，所述底板的底面设有多个支撑脚，所述支撑脚用于将所述底板支撑于地面，所述支撑架与所述摩擦球在所述底板上的投影位置相对。
[0014]在其中一个实施例中，所述压电驱动单元包括第一压电驱动单元和第二压电驱动单元，所述柔性体包括第一柔性体和第二柔性体，所述第一压电驱动单元用于驱使所述第一柔性体朝第一方向伸缩变形，所述第二压电驱动单元用于驱使所述第二柔性体朝第二方向伸缩变形，第一方向和第二方向为不同方向。
[0015]在其中一个实施例中，所述压电驱动单元包括还包括第三压电驱动单元和第四压电驱动单元，所述柔性体包括第三柔性体和第四柔性体，所述第三压电驱动单元用于驱使所述第三柔性体朝第一方向伸缩变形，且所述第三压电驱动单元经所述第三柔性体对所述边框的作用力方向与所述第一压电驱动单元经所述第一柔性体对所述边框的作用力方向相同，所述第四压电驱动单元用于驱使所述第四柔性体朝第二方向伸缩变形，且所述第四压电驱动单元经所述第四柔性体对所述边框的作用力方向与所述第二压电驱动单元经所述第二柔性体对所述边框的作用力方向相同。
[0016]在其中一个实施例中，所述第一柔性体、所述第二柔性体、所述第三柔性体和所述第四柔性体结构相同，且呈中心对称排布于所述连接件周侧。
[0017]在其中一个实施例中，所述柔性体包括第一连接梁、第二连接梁和安装框，所述第一连接梁连接于所述安装框与所述连接件之间，所述第二连接梁连接于所述安装框与所述边框之间，所述安装框用于安装压电驱动单元，且当所述压电驱动单元上施加锯齿波电压时，所述压电驱动单元驱使所述安装框弹性变形，使得所述安装框经所述第一连接梁和所述第二连接梁带动所述边框相对所述连接件移动。
[0018]在其中一个实施例中，所述安装框包括两间隔设置的安装块以及与弹性梁，所述压电驱动单元的伸缩方向上的两端分别与两个所述安装块相连接，所述弹性梁与两个所述安装块相连接，且当所述压电驱动单元上施加锯齿波电压时，所述压电驱动单元驱使两个所述安装块相互靠近或相互远离，以使得所述弹性梁产生形变。
[0019]在其中一个实施例中，所述第一连接梁和/或第二连接梁为弹片。
[0020]另一方面，本申请提供一种机器人，包括上述的行走机构。
[0021]在其中一个实施例中，包括摆动机构，所述摆动机构包括驱动组件和摆臂，所述驱动组件用于驱使所述摆臂相对所述底板上下偏摆运动。
[0022]在其中一个实施例中，包括壳罩，所述壳罩与所述边框相连接，所述壳罩开设有避空槽，所述驱动组件设置于所述壳罩围合的空间内，且所述摆臂从所述避空槽伸出所述壳罩。
[0023]上述机器人及其行走机构，由于压电驱动单元施加锯齿波电压时，可以使得柔性体发生形变，而电压的变化速率的增加，可以使得柔性体发生形变的速率增加，这样，行走机构在地面上行走过程中，在施加在压电驱动单元的锯齿波电压处于缓慢变化时，柔性体发生形变的速率慢，以带动边框相对连接件缓慢移动，继而连接件传递至底板的力微弱得可以忽略不计，此时底板与地面的静摩擦力使得彼此之间处于粘滞状态，最终使得边框相对底板移动，在锯齿波电压迅速变化时，即电压的变化速率增加，从而电压急剧跳变导致柔性体随压电驱动单元瞬间伸缩，从而激发连接件带动底板相对地面移动，以达到行走目的。
本专利技术的行走机构，由于运动组件的连接件和边框之间通过柔性体相连接，连接件与底板相连接，并使得边框与底板间隔，从而边框与底板之间在柔性体的作用下获得良好的自适应调节效果，减少了边框相对底板运行稳定性对加工精度和装配精度的依赖性，以降低加工和装配工艺复杂度。
附图说明
[0024]图1为本申请一实施例的机器人的行走机构的结构示意图；
[0025]图2为图1所示机器人的行走机构的局部断面结构示意图；
[0026]图3为图1所示机器人的行走机构的侧视示意图；
[0027]图4为另一实施方式的机器人的行走机构中，压电驱动单元施加一锯齿波电压信号时的行走原理示意图；
[0028]图5为一实施方式的机器人的行走机构中，压电驱动单元施加另一锯齿波电压信号时的行走原理示意图；
[0029]图6为图1所示机器人的行走机构中，运动组件移除压电驱动单元时的结构示意图；
[0030]图7为图6中A处的结构放大示意图；
[0031]图8为图1所示机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行走机构，其特征在于，包括：底板；运动组件，包括连接件、边框、柔性体和压电驱动单元，所述连接件位于所述边框的内侧并与所述底板相连接，所述柔性体连接于所述连接件与所述边框之间，且所述边框与所述底板间隔设置，所述压电驱动单元设置于所述柔性体，当所述压电驱动单元上施加锯齿波电压时，所述压电驱动单元带动所述柔性体伸缩形变，且所述柔性体发生形变的速率随电压的变化速率的增加而增加。2.根据权利要求1所述的行走机构，其特征在于，所述底板和所述连接件其中之一设有定位槽，其中之另一设有定位柱，所述定位柱与所述定位槽相配合，使得所述连接件在水平方向限位于所述底板。3.根据权利要求2所述的行走机构，其特征在于，所述压电驱动单元还用于驱使所述柔性体产生对所述连接件进行扭转的扭矩，当所述柔性体随所述压电驱动单元发生形变的速率大于预设值时，所述柔性体经所述连接件带动所述底板在地面上旋转运动。4.根据权利要求2所述的行走机构，其特征在于，所述定位柱与所述定位槽转动配合，所述边框与所述底板之间设有粘滑摩擦组件，所述压电驱动单元还用于驱使所述柔性体产生对所述连接件进行扭转的扭矩，当所述柔性体发生形变的速率大于预设值时，所述柔性体带动所述边框以使得所述边框经所述粘滑摩擦组件带动所述底板在地面上旋转运动。5.根据权利要求4所述的行走机构，其特征在于，所述粘滑摩擦组件包括多组成对设置的摩擦球和摩擦片，所述摩擦球和所述摩擦片形成点面接触，且其中之一与所述边框相连接，其中之另一与所述底板相连接。6.根据权利要求5所述的行走机构，其特征在于，所述底板的底面设有多个支撑脚，所述支撑脚用于将所述底板支撑于地面，所述支撑架与所述摩擦球在所述底板上的投影位置相对。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的行走机构，其特征在于，所述压电驱动单元包括第一压电驱动单元和第二压电驱动单元，所述柔性体包括第一柔性体和第二柔性体，所述第一压电驱动单元用于驱使所述第一柔性体朝第一方向伸缩变形，所述第二压电驱动单元用于驱使所述第二柔性体朝第二方向伸缩变形，第一方向和第二方向为不同方向。8.根据权利要求7所述的行走机构，其特征在于，所述压电驱动单元包括还...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金林，许智，蒋晓磊，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：