[发明专利]一种模态驱动的水黾型仿生机器人

权利要求书

1.一种模态驱动的水黾型仿生机器人，其特征在于：包括驱动模块、执行模块、运动监测模块。驱动模块总体为，安装在水黾型机器人的驱动足尾部处。模块整体由固定装置、转动装置、压电陶瓷组、电极、无限供能线圈组成。

2.一种使用模态驱动的水黾型叠堆分别放置在固定机架的上下表面，压电叠堆由6片压电陶瓷组成，由无线供能线圈对压电陶瓷对进行供电，四组驱动足都分别安装有两组驱动装置，两组驱动装置与驱动足和主体连仿生机器人，其特征在于：驱动模块中的固定机架的材料为铝合金材质，将压电叠堆与压电接都通过一层由环氧树脂制作的粘接层进行连接。

3.一种使用软体模态驱动的仿生机器人，其特征在于：执行模块采用3D打印的铝合金结构的四组驱动足，其驱动足结构采用仿水黾足，在驱动足与水面接触部分具有3D打印的微结构，微结构上安装有一定形状的聚乙烯薄膜。并且在驱动足前端遍布微小的排水结构。使主体机器人通过四组驱动足浮在水面并能保持运动。驱动足结构受足上表面力能够通过公式如下得到

其中：γ为作用在足上表面力，P为足结构与水面接触侧压强，L为接触面周长，R₁为接触面短轴半径，S为接触面总面积，σ为张力系数。

通过公式调整水黾型机器人总体结构重量，当γ大于整体水黾型机器人重力时，设计的微结构能够实现水黾型机器人在水面上保持静止以及运动。通过不同频率的电激励驱动四组驱动足，能够分别产生不同方向的位移，对于驱动足的不同位移变化进行组合，能够实现水黾型仿生机器人的水上行走。

4.根据权利要求3所述，驱动模块的原理是利用压电陶瓷的逆压电效应控制仿生机器人的机械运动，通过对一组驱动足上安装的压电叠堆按照不同的激励模式，实现机器人能够在水面上进行四个方向上的运动.在激励电压为A模式时，机器人会通过驱动足根部的压电堆叠实现x轴的正方向运动；在激励电压为B模式时，机器人会通过驱动足根部的实现x轴的负方向运动；当激励电压为C，D模式时能够通过驱动足与主体结构部分的压电堆叠进行不同的振动组合实现平面方向上的任意角度转向，达到水黾型仿生机器人在水面上自由前进后退以及转向的运动状态。