[发明专利]平面直线两自由度微移动机器人

说明书

本发明属于机器人技术领域，具体说是一种平面直线两自由度微移动机器人。

在移动机器人技术领域中，微动机器人的研究是当今国际上移动机器人研究中前沿课题之一，例如导弹光陀螺反射镜和激光打印机反射镜的加工及医学生物工程中均涉及微操作，因而，其研究与开发得到国际上许多国家的学者及企业界的重视。为实现移动机器人微位移，目前国际学术界主要提出的技术方案为：尺蠖驱动法、冲击驱动法等，并已研究出相应的微动机器人。其中，静岗大学：青山尚之(作者)通过小型同步机械人生产超高精密生产机械系统(小型同走机械群による超精密生产机械システム)，精密工学会志64/6(1998)公开了一种以“尺蠖驱动法”为原理的微型机器人，它由前后两个电磁吸盘分别连接两条腿，通过中间压电晶体作收缩动作，向前行走，运动速度及效率不高。东京大学：樋口(作者)冲程驱动机构润滑面上的移动特性(インパクト驱动机构の润滑面上じおける移动特性)，精密工学会志61-3(1995)公开了一种以冲击驱动法为原理的微移动机器人，它是用压电晶体将一物体与本体连结起来，控制压电晶体突然收缩，机器人本体便获得一个惯性力，在此惯性力作用下使机器人本体行走，精度较高，但效率不理想。另外日本熊本县工业技术中心，各和男(作者)用压电振动的移动机械及摩擦模式(压电振动を用じた移动机械とその摩擦モデル)，精密工学会志57/8-1991公开了一种振动法行走微型机器人，原理是当机器人受到一定频率振动时便向前行走，精度低，运动不易控制。中国专利申请01211843.5公开一种采用碰撞驱动法实现微移动的直线微移动机器人，由并置的两个电磁铁和移动本体构成，小巧灵活，精度高，效率高，实现了X或Y单方向前进微移动动作，但它没有考虑到让机器人工作在有角度直线移动的场合，如60°变向直线移动、六边形操作等。

本发明的目的在于提供一种适于变向直线移动的、成本低、精度高的平面直线两自由度微移动机器人。

本发明的技术方案是：由三个电磁铁A、B、C、移动本体、驱动体组成，所述三个电磁铁A、B、C的轴线互成120度放置，其外壳与移动本体固连在一起，套有弹簧的驱动体分别安装在电磁铁A、B、C的电磁线圈里，在将电磁铁A、B、C与移动本体固连时，使弹簧产生一定压缩量，保证驱动体在弹簧单独作用下，始终与移动本体接触；

在移动本体的底面，安装有高精度钢球，安装时三个电磁铁A、B、C的轴线所构成的平面与钢球的顶点构成的平面保持平行；所述驱动体为衔铁。

本发明具有如下优点：

1.由于利用碰撞驱动原理，在结构设置上电磁铁轴线互成120°，因而易于实现直线微动，且微动范围不受限制，所以适于变向直线移动使用(特别是60°变向直线移动)。

2.由于采用“碰撞驱动法”和电磁铁作为驱动元件，使得微动机器人整体结构简单紧凑，易制作，运动精度高，整体制作成本低。

图1为本发明结构主视图。

图2为本发明结构俯视图。

下面结合附图对本发明结构及原理作进一步详细说明。

本发明的构成如图1、2所示，由三个电磁铁A1、B2、C3、移动本体4、驱动体7组成，所述三个电磁铁A1、B2、C3的轴线互成120度放置，其外壳与移动本体4固连在一起，套有弹簧8的驱动体7分别安装在电磁铁A1、B2、C3的电磁线圈6里，在将电磁铁A1、B2、C3与移动本体4固连时，使弹簧8产生一定压缩量，保证驱动体7在弹簧8单独作用下(电磁线圈6不通电)，始终与移动本体4接触。

在移动本体4的底面，安装有三个高精度钢球5，安装时三个电磁铁A1、B2、C3的轴线所构成的平面与三个钢球5的顶点构成的平面保持平行；所述驱动体7为衔铁。

本发明在中科院先进制造技术基地课题实验中，经测试，其最小位移为0.8μm。

本发明微移动工作原理如下：