[实用新型]一种水黾机器人的形状记忆合金支撑腿

说明书

本实用新型公开了一种水黾机器人的形状记忆合金支撑腿；该形状记忆合金支撑腿由两根具有弹性的记忆合金丝弯折后形成的四条支撑腿；这四条支撑腿分为A组支撑腿和B组支撑腿；通过对A组支撑腿和B组支撑腿顶部的迂回部进行温度控制，即在不同温度下具有不同的形态，通过机器人的热激活弹簧的形态切换，并在形状记忆合金腿部喷涂超疏水涂层PTFE，使水黾机器人的四条支撑腿在水面上实现连续跳跃动作，如垂直跳跃运动，前进后退跳跃和左右跳跃运动。

技术领域

本实用新型涉及水黾机器人，尤其涉及一种水黾机器人的形状记忆合金支撑腿。

背景技术

水黾是一种半水生的节肢动物，经过千万年来的自然选择进化，获得“水上漂”的能力。水黾的身体质量极轻，并且腿部具有特殊的微纳米结构，使其能在水面上任意滑行跳跃。研究人员在高倍显微镜下观察发现，水黾的腿部上有数千根方向相同的阵列微米级刚毛，这些刚毛尺寸为几个微米，表面上形成螺旋状纳米结构的沟槽，吸附在沟槽的空气形成微气垫结构，该结构让水黾在水面上自由滑行跳跃，却不会打湿腿部。

为了精确地实现模仿水黾机构，利用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术进行制备水黾机器人，该技术又称“金属3D打印技术”，是增材制造的前沿技术，利用激光束把金属或合金粉末选区逐层熔化，堆积成一个冶金结合、组织致密的实体，从而获得几乎任意形状、具有完全冶金结合的金属功能零件。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种水黾机器人的形状记忆合金支撑腿。利用该水黾机器人可实现在水面上的自由滑行搜索与跳跃躲避障碍物。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种水黾机器人的形状记忆合金支撑腿，该形状记忆合金支撑腿由两根具有弹性的记忆合金丝弯折后形成的四条支撑腿；

这四条支撑腿分别是：第一支撑腿1、第二支撑腿2、第三支撑腿3、第四支撑腿4；其中，第一支撑腿1和第二支撑腿2由同一根记忆合金丝折弯构成A组支撑腿；第三支撑腿3和第四支撑腿4由另一根记忆合金丝折弯构成B组支撑腿；

A组支撑腿和B组支撑腿的迂回部的顶端，采用弹性绝缘块7固定在一起并相互绝缘；

在A组支撑腿的迂回部下方跨接有A传力横杆51，在A传力横杆51上安装有A温度控制模块5；A温度控制模块5的输出端分别电连接第一支撑腿1和第二支撑腿2的迂回部，用于对第一支撑腿1和第二支撑腿2的迂回部进行局部加热；

在B组支撑腿的迂回部下方跨接有B传力横杆61，在B传力横杆61上安装有B温度控制模块6；B温度控制模块6的输出端分别电连接第三支撑腿3和第四支撑腿4的迂回部，用于对第一支撑腿1和第二支撑腿2的迂回部进行局部加热；

A组支撑腿和B组支撑腿的支撑脚向外弯曲，呈弧线状。

记忆合金丝的直径为150～200微米；四条支撑腿的长度相同，分别为3～5厘米。

A组支撑腿和B组支撑腿的支撑脚上，分别喷涂有PTFE疏水涂层。

A传力横杆51与B传力横杆61之间可增设助力弹簧8；助力弹簧8的收缩力矩小于A组支撑腿和B组支撑腿的收缩力矩。

水黾机器人的形状记忆合金支撑腿的四条支撑腿制备方法如下：

采用Ni₅₀Ti形状记忆合金粉末，通过激光选区熔化成型设备，打印成型A组支撑腿和B组支撑腿；

将成型后的A组支撑腿和B组支撑腿置于炉具中，以8℃/min升温速率升至800℃，进行固溶处理，保温30min；保温结束后，水冷淬火；