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原文传递一种多足仿生机器人及其制造、控制方法

专利名称：	一种多足仿生机器人及其制造、控制方法
摘要：	本发明提供一种多足仿生机器人及其制造、控制方法。包括主体躯干骨架以及设于主体躯干骨架两侧的若干条支腿；每条支腿分别设有由弹性材料制成的第一分肢节、第二分肢节、第三分肢节和第四分肢节，主体躯干骨架内置驱动控制微处理器和电源，第一分肢节和第二分肢节的连接处设有第一形状记忆合金片，第三分肢节和第四分肢节的连接处设有第二形状记忆合金片，第一形状记忆合金片和第二形状记忆合金片分别通过导线连接驱动控制微处理器。由于关节处的形状记忆合金材料较小，仅需要较弱的电信号就能产生足够形状记忆合金发生形变的热量，因此本发明将大大减小功耗。同时不会产生任何噪音污染，大大提高了多足仿生机器人对环境的适应性。
专利类型：	发明专利
申请人：	南京邮电大学;南京邮电大学南通研究院有限公司
发明人：	李巍;王怡钦;郭宇锋;顾洋;宋子玲
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-04T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310807416.3
公开号：	CN117068295A
代理机构：	南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：	董成
分类号：	B62D57/032;G05D1/08;B29C64/106;B33Y70/10;B;G;B62;G05;B29;B33;B62D;G05D;B29C;B33Y;B62D57;G05D1;B29C64;B33Y70;B62D57/032;G05D1/08;B29C64/106;B33Y70/10
申请人地址：	226006 江苏省南通市崇川区新康路33号云院9,10栋;
主权项：	1.一种多足仿生机器人，其特征在于，包括主体躯干骨架(1)以及设于主体躯干骨架(1)两侧的若干条支腿；每条支腿分别设有由弹性材料制成的第一分肢节(5)、第二分肢节(6)、第三分肢节(7)和第四分肢节(8)，所述第一分肢节(5)一端连接主体躯干骨架(1)，另一端连接第二分肢节(6)，所述第一分肢节(5)和第二分肢节(6)水平方向相垂直，所述第二分肢节(6)连接第三分肢节(7)，所述第三分肢节(7)连接第四分肢节(8)，所述第三分肢节(7)和第四分肢节(8)竖直方向相垂直，所述第四分肢节(8)底端用于接触环境表面；所述主体躯干骨架(1)内置驱动控制微处理器(9)和电源，所述第一分肢节(5)和第二分肢节(6)的连接处设有第一形状记忆合金片(11)，所述第三分肢节(7)和第四分肢节(8)的连接处设有第二形状记忆合金片(12)，所述第一形状记忆合金片(11)和第二形状记忆合金片(12)分别通过导线(13)连接驱动控制微处理器(9)；所述驱动控制微处理器(9)用于驱动第一形状记忆合金片(11)和第二形状记忆合金片(12)在奥氏体状态下为直线型与马氏体状态下为L型之间切换；所述第一形状记忆合金片(11)用于驱动第二分肢节(6)、第三分肢节(7)和第四分肢节(8)摆动形成机器人爬行的驱动力；第二形状记忆合金片(12)用于第二分肢节(6)、第三分肢节(7)和第四分肢节(8)摆动完恢复原始状态时抬起第四分肢节(8)。 2.根据权利要求1所述的多足仿生机器人，其特征在于，所述电源包括微型电池仓(10)，所述微型电池仓(10)与外界环境连通，用于放置微型电池。 3.根据权利要求1所述的多足仿生机器人，其特征在于，第一分肢节(5)与第二分肢节(6)的直角以及第三分肢节(7)与第四分肢节(8)的直角分别设有锯齿型结构(16)。 4.根据权利要求1所述的多足仿生机器人，其特征在于，第一分肢节(5)与第二分肢节(6)的垂足以及第三分肢节(7)与第四分肢节(8)的垂足分别设有弧形缺口(15)。 5.根据权利要求1所述的多足仿生机器人，其特征在于，所述第四分肢节(8)的底部设有摩擦结构(14)。 6.根据权利要求1所述的多足仿生机器人，其特征在于，所述支腿的数量为4条，4条支腿对称分布于主体躯干骨架(1)的两侧。 7.根据权利要求1所述的多足仿生机器人，其特征在于，还包括设于主体躯干骨架(1)头部的一对触须(2)。 8.根据权利要求1所述的多足仿生机器人，其特征在于，所述第一分肢节(5)、第二分肢节(6)、第三分肢节(7)和第四分肢节(8)由PDMS或材料制成。 9.根据权利要求1-8任一所述的多足仿生机器人的制造方法，其特征在于：通过3D绘图软件绘制机器人主体躯干骨架(1)和支腿的一体化轮廓模型，采用3D打印技术，使用聚乳酸或聚丙烯打印耗材打印机器人的一体化轮廓模型；将封装好的驱动控制微处理器(9)，微型电池仓(10)，第一形状记忆合金(11)、第一形状记忆合金(12)和导线(13)放入机器人的一体化轮廓模型中；然后将配备好的PDMS或材料倒入机器人的一体化轮廓模型中，常温下放置设定时间后凝固成型，将机器人的一体化轮廓模型去除后得到所述的多足仿生机器人。 10.根据权利要求1-8任一所述的多足仿生机器人的控制方法，其特征在于：驱动控制微处理器(9)输出电信号通过第一形状记忆合金(11)后迅速产生热量，第一形状记忆合金(11)从马氏体状态下的L型开始向奥氏体状态下的直线型状态转变，带动第二分肢节(6)、第三分肢节(7)和第四分肢节(8)摆动，第四分肢节(8)底部与外界环境产生向前的摩擦力，即为机器人爬行的动力；然后，驱动控制微处理器(9)再给第二形状记忆合金(12)通电信号，电信号通过第二形状记忆合金(12)后迅速产生热量，形状记忆合金(12)从马氏体状态下的L型开始向奥氏体状态下的直线型状态转变；由于主体躯干骨架(1)与环境表面接触起支撑作用，第四分肢节(8)的底部将离开环境表面；此时驱动控制微处理器(9)断开第一形状记忆合金(11)的电信号，将带动第二分肢节(6)、第三分肢节(7)和第四分肢节(8)摆动，当第一形状记忆合金(11)恢复为L型状态时，断开第二形状记忆合金(12)的电信号，第四分肢节(8)的底部再次接触到环境表面；重复上述动作实现机器人连续爬行动作。