[发明专利]一种尺蠖式微动步行机器人

权利要求书

1.一种尺蠖式微动步行机器人，其特征在于，包括1个驱动单元（44）、2个箝位单元（43、45）组成，其中驱动单元（44）由2个对称布置的驱动支链（26、27）和数量为2对的直角型柔性铰链（22）组成，驱动支链（26、27）由1个杠杆式柔性结构组成，驱动单元（44）相对于箝位单元（43、45）能作往复微位移运动；箝位单元（43、45）由2个对称布置的驱动支链和数量为2对的直角型柔性铰链和底板组成，2个箝位单元（43、45）对称连接于驱动单元（44）两端；微动机器人采用驱动箝位单元一端并固定其底座，驱动结构进行伸长并带动另一箝位单元作直线运动的运动形式仿生尺蠖运动规律；

2个箝位单元分别为第一箝位单元（43）和第二箝位单元（45），其结构相同：

第一箝位单元（43）的功能由箝位机构实现，箝位机构由对称布置的数量为8对的直圆型柔性铰链、数量为2对的直角型柔性铰链、数量为2对的杆件组和底座结构（16）组成；第一直圆型柔性铰链（8）和第二直圆型柔性铰链（9）组成第一对直圆型柔性铰链组，第三直圆型柔性铰链（5）和第四直圆型柔性铰链（6）组成第二对直圆型柔性铰链组，第一对直圆型柔性铰链组和第二对直圆型柔性铰链组串联连接，第五直圆型柔性铰链（11）和第六直圆型柔性铰链（12）组成第三对直圆型柔性铰链组，驱动支链（17）向第一直角型柔性铰链（7、14）传递力实现着地功能；第七直圆型柔性铰链（13）和第八直圆型柔性铰链（15）组成第四对直圆型柔性铰链组，第三对直圆型柔性铰链组和第四对直圆型柔性铰链组串联连接，驱动支链（18）利用柔顺机构传递位移实现抬脚功能；将压电驱动器（10）的输入力和位移传递至杆件组，以使箝位结构能产生抬脚动作所需的位移和力；第一对直圆型柔性铰链组和第二对直圆型柔性铰链组、一对杆件组和一对直角型柔性铰链，形成杠杆放大机构，能放大箝位单元压电驱动器（10）的输入位移；为了便于安装固定，箝位单元顶部设计五个螺栓孔（4）；

第二箝位单元（45）的功能由箝位机构实现，箝位机构由对称布置的数量为8对的直圆型柔性铰链、数量为2对的直角型柔性铰链、数量为2对的杆件组和底座结构（40）组成；第九直圆型柔性铰链（32）和第十直圆型柔性铰链（33）组成第五对直圆型柔性铰链组，第十一直圆型柔性铰链（29）和第十二直圆型柔性铰链（30）组成第六对直圆型柔性铰链组，第五对直圆型柔性铰链组和第六对直圆型柔性铰链组串联连接，第十三直圆型柔性铰链（35）和第十四直圆型柔性铰链（36）组成第七对直圆型柔性铰链组，驱动支链（41）向第二直角型柔性铰链（31、38）传递力实现着地功能；第十五直圆型柔性铰链（37）和第十六直圆型柔性铰链（39）组成第八对直圆型柔性铰链组，第七对直圆型柔性铰链组和第八对直圆型柔性铰链组串联连接，驱动支链（42）利用柔顺机构传递位移实现抬脚功能；将压电驱动器（34）的输入力和位移传递至杆件组，以使箝位结构能产生抬脚动作所需的位移和力；第五对直圆型柔性铰链组和第六对直圆型柔性铰链组、一对杆件组和一对直角型柔性铰链，形成杠杆放大机构，能放大箝位机构压电驱动器（34）的输入位移；为了便于安装固定，箝位单元顶部设计五个螺栓孔（28）；

驱动单元（44）的功能可由驱动机构实现，驱动机构由对称布置的数量为8对的直圆型柔性铰链、数量为2对的直角型柔性铰链、数量为2对的杆件组组成；第十七直圆型柔性铰链（23）和第十八直圆型柔性铰链（24）组成第九对直圆型柔性铰链组，第十九直圆型柔性铰链（20）和第二十直圆型柔性铰链（21）组成第十对直圆型柔性铰链组，第九对直圆型柔性铰链组和第十对直圆型柔性铰链组串联连接，驱动支链（26、27）向第三直角型柔性铰链（22）传递力和位移驱动箝位单元实现迈步功能，将压电驱动器（25）的输入力和位移传递至杆件组；第九对直圆型柔性铰链组和第十对直圆型柔性铰链组、一对杆件组和一对直角型柔性铰链形成杠杆放大机构，能放大驱动机构压电驱动器（25）的输入位移；为了便于安装，箝位单元前后设计五个螺栓孔（19）；驱动支链（26、27）通过杠杆结构对支链输入端的输入位移进行了1级放大，提高了驱动单元的运动行程；

各设置五个螺栓，用于联接驱动单元与2个箝位单元；

微动步行机器人仿尺蠖运动规律时的工作状态如下：

①第一箝位单元工作沿着Z轴方向向上运动；②同时驱动驱动单元，可驱动第二箝位单元沿X负方向运动，则第二箝位单元沿X负方向前进一步；③第二箝位单元运动抓地；④第一箝位单元离开地面；⑤同时释放驱动单元（44），驱动支链的各柔性铰链弹性回复，带动第一箝位单元沿X负方向运动，第一箝位单元沿X负方向再前进一步；⑥第二箝位单元停止驱动，微动步行机器人回到初始状态，完成一个运动循环；重复该循环，可实现整体连续沿X负方向运动；通过控制第一箝位单元、第二箝位单元和驱动单元（44）的驱动顺序，可使整体实现直线X正方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种尺蠖式微动步行机器人，其特征在于，驱动单元的驱动支链利用柔顺机构驱动箝位结构实现迈步动作，当驱动单元在驱动作用下，微动机器人可实现沿X正反方向的运动；箝位单元的驱动支链利用柔顺机构传递位移实现抬脚和着地动作，当箝位单元在驱动作用下，机器人整体可实现沿Z轴正反方向的运动，应用2个箝位结构与驱动结构可实现微动机器人沿着X正反方向的回复运动。