CN106218748B - 基于形态记忆合金驱动的软体机器人 - Google Patents

基于形态记忆合金驱动的软体机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN106218748B
CN106218748B CN201610705682.5A CN201610705682A CN106218748B CN 106218748 B CN106218748 B CN 106218748B CN 201610705682 A CN201610705682 A CN 201610705682A CN 106218748 B CN106218748 B CN 106218748B
Authority
CN
China
Prior art keywords
memory alloy
shape memory
alloy silk
foot
silk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610705682.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106218748A (zh
Inventor
王贺升
任智健
董尚
沈家麒
陈卫东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201610705682.5A priority Critical patent/CN106218748B/zh
Publication of CN106218748A publication Critical patent/CN106218748A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106218748B publication Critical patent/CN106218748B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于形态记忆合金驱动的软体机器人,具有结构简单、可实现多姿态移动以及环境适应性好等特点。通过控制单片机依次分别给嵌于机器人内部的形态记忆合金丝通电,机器人躯干内部含有六根形态记忆合金丝,利用合金丝重叠结构驱动机器人前进后退;机器人的四个足部,每个足部分别含有两根形态记忆合金丝,利用合金丝自身伸缩性改变机器人前进方向,实现多姿态运动;顶部散热结构,能加快机器人运动的速率;底部齿状结构,利于合金丝通电收缩顶起硅胶外壳;前后两侧支撑结构,作为运动中支撑表面的接触点,能减小运动中与表面的摩擦力。

Description

基于形态记忆合金驱动的软体机器人
技术领域
本发明涉及特殊柔性机器人领域,具体地,涉及基于形态记忆合金驱动的软体机器人。本发明尤其涉及一种以形态记忆合金(SMA)作为驱动方式,应用于抢险救灾、复杂地形勘探等任务的软体机器人。
背景技术
随着机器人行业的不断发展,各个领域对于机器人的应用要求越来越高。传统的刚体机器人虽然具有很好的可操作性和很高的工作精度,但也有许多不足之处:环境适应性差、在狭窄空间中灵活性不高以及结构复杂等等。因此,软体机器人是机器人发展道路上不可取少的重要环节,也将是未来机器人行业的一大重要研究领域。
软体机器人目前主要有三种驱动方式:高压气体驱动、可变形合金驱动以及仿生软体材料驱动。由于材料的特殊性,软体机器人具有接近无限自由度、极强的伸缩性以及较小的密度等优点,这使得软体机器人能在许多刚体机器人无法作业的复杂环境完成任务。
自然灾难发生时,例如山体滑坡或地震等,常会行成不规则的底边形状,和难以通行的地域。此时,救援工作不便展开,人工救援风险较大而且受到障碍较多。同时,受限于空间结构,传统硬体机器人难以达到高效理想的救援效果。与之不同,软体机器人因为其形体柔软,可以避过大多数障碍物,因此可以成为抢险救援,复杂地形勘探等活动的最佳选择。同时,由于其形体柔软,形状多变,同时在通电情况下可以具有一定刚性,因此,其在充当医用假肢或者代替某些大型工程机械的小部件方面也具有一定的效果。
软体机器人由于自身形态柔软,较难控制,浙江工业大学的软体机器人(公开号:CN105500380A)设计了一种能实现多角度、多姿态运动的伪足软体机器人。他们所做软体机器人,需要基结,如同一个棍型物体,只能保证前段多角度运动,而与之不同,我们所做软体机器人,不存在基端的问题,有良好的对称性和转换性,可以在不同的情况下对不同的地形,使用不同的驱动方式,以完成不同的驱动效果和力学约束。比如:我们所做机器人可以将任何一段当成基端,进行力学运动,也可以以中部为基端,两边分别作出不同的力学动作。
关于利用形态记忆合金作为软体机器人的驱动方式,国家发明专利申请公开了北京航空航天大学(公开号:CN104175314A)研究的基于SMA和SSMA金属的机器人。由于其自身有硬体和关节部分的存在,SMA记忆金属仅作为能源转化为驱动力的部分,所以从本质上说并不能算是软体机器人。与之不同的是,我们所做的仿生学软体机器人无需任何关节,全部由记忆合金和外包硅胶组成,这样,可以使得我们的机器人更好的克服环境中的空间问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种以形态记忆合金(SMA)作为驱动方式的软体机器人系统,结构简单、可实现多姿态的移动并且环境适应性良好是此系统的优点。
根据本发明提供给的一种基于形态记忆合金驱动的软体机器人,包括躯干、形态记忆合金丝;
躯干由3D打印制成的硅胶外壳构成;
硅胶外壳为一整体,形态记忆合金丝嵌入在硅胶外壳中。
优选地,硅胶外壳的底部具有底部齿状结构。
优选地,硅胶外壳的前端、后端均设置有支撑结构;其中,支撑结构是通过使用模拟聚丙烯材料利用3D打印制成的。
优选地,硅胶外壳的顶部具有顶部散热结构。
优选地,硅胶外壳包括躯干本体以及从躯干本体延伸出的多个足部;
躯干本体和足部中均分布有多个形态记忆合金丝。
优选地,在躯干本体中,分布有两列形态记忆合金丝,分为记为左侧列、右侧列;
每列形态记忆合金丝中包括多个沿同一轴向依次排布的多个形态记忆合金丝;
沿轴向,左侧列中的形态记忆合金丝、右侧列中的形态记忆合金丝交替布置;且在轴向上,相邻的形态记忆合金丝之间存在重叠部分。
优选地,足部共有四个,其中的两个足部构成位于躯干本体前部的前部足对,其中的另外两个足部构成位于躯干本体后部的后部足对;
前部足对中的两个足部之间连接有弹簧;
后部足对中的两个足部之间连接有弹簧;
硅胶外壳中设置有橡胶薄膜结构;
在每个足部中,形态记忆合金丝、弹簧分别连接在橡胶薄膜结构的两侧。
优选地,形态记忆合金丝的形状采用螺旋弹簧形状,且通电后升温收缩,失电后降温拉伸。
优选地,躯干本体中共设置有6根形态记忆合金丝;
将所述6根形态记忆合金丝,按照轴向,依次记为形态记忆合金丝a、形态记忆合金丝b、形态记忆合金丝c、形态记忆合金丝d、形态记忆合金丝e、形态记忆合金丝f;
时刻1为起始状态,所述6根形态记忆合金丝均未通电;
时刻2给形态记忆合金丝a通电,形态记忆合金丝a自身收缩,收缩时形态记忆合金丝a左侧硅胶外壳长度小于右侧硅胶外壳长度,所以形态记忆合金丝a与形态记忆合金丝b的重叠部分将会抬起,带动硅胶外壳左端点向右移动;
时刻3先给形态记忆合金丝a断电再给形态记忆合金丝b通电,形态记忆合金丝b自身收缩,形态记忆合金丝a自身拉伸,形态记忆合金丝b与形态记忆合金丝c重叠部分抬起,形态记忆合金丝a左侧硅胶外壳接触地面,形态记忆合金丝c左侧硅胶外壳被拉动也抬起;
时刻4先给形态记忆合金丝b断电再给形态记忆合金丝c通电,形态记忆合金丝c自身收缩,形态记忆合金丝b自身拉伸,形态记忆合金丝c与形态记忆合金丝d重叠部分抬起,形态记忆合金丝b左侧硅胶外壳接触地面,形态记忆合金丝d左侧硅胶外壳被拉动也抬起;
时刻5先给形态记忆合金丝c断电再给形态记忆合金丝d通电,形态记忆合金丝d自身收缩,形态记忆合金丝c自身拉伸,形态记忆合金丝d与形态记忆合金丝e重叠部分抬起,形态记忆合金丝c左侧硅胶外壳接触地面,形态记忆合金丝e左侧硅胶外壳被拉动也抬起;
时刻6先给形态记忆合金丝d断电再给形态记忆合金丝e通电,形态记忆合金丝e自身收缩,形态记忆合金丝d自身拉伸,形态记忆合金丝e与形态记忆合金丝f重叠部分抬起,形态记忆合金丝d左侧硅胶外壳接触地面,形态记忆合金丝f左侧硅胶外壳被拉动也抬起;
时刻7给形态记忆合金丝e断电,形态记忆合金丝e自身拉伸,形态记忆合金丝e左侧外壳接触地面,当形态记忆合金丝e与形态记忆合金丝f也接触地面后,形态记忆合金丝f右侧硅胶外壳受到重叠部分向右的拉力而向右移动。
优选地,躯干本体共延伸出四个足部,将这四个足部按照顺时针方向依次记为足部A、足部B、足部C、足部D;其中,足部B、足部C形成前部足对,足部A、足部D形成后部足对;
时刻1为起始时刻,所述四个足部中的形态记忆合金丝均未通电;
时刻2给四个足部共8根形态记忆合金丝供电,形态记忆合金丝自身收缩,顶起硅胶外壳,足部A、足部B、足部C、足部D四个足部均只有前端接触地面,并且足部A与足部D之间的弹簧被拉长,足部B与足部C之间的弹簧被拉长;
时刻3给足部A和足部C这两个足部中共4根形态记忆合金丝断电,形态记忆合金丝自身拉伸,增大与地面的接触面积;由于足部A的两根形态记忆合金丝拉伸,连接足部A与足部D之间的弹簧会向足部D一侧移动,这使得足部B只有前端触地,使躯干本体沿逆时针方向运动;
时刻4给足部B和足部D这两个足部中共4根形态记忆合金丝断电。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明中,为了实现特性,由3D打印制成机器人柔性软体硅胶外壳,这样能满足软体机器人适应各种环境的要求。同时由于外壳是整体打印制成,内部预留了通电导线和嵌入记忆合金丝的空间,使得整体设计简洁,外壳自身具有一定的抗拉性,此外不需要额外的附加装置和外部能源。
由于机器人系统整体移动全部依赖记忆合金丝驱动,因此在系统内部在不同位置分别嵌入了两种功能的合金丝,一种利用重叠结构达到使机器人前进后退的效果,另一种利用记忆合金自身的伸缩性改变机器人前进方向,这样做的目的是为了使机器人能实现多姿态的移动,增加合金丝数量的同时也增加了机器人的移动维度。通过实验测得形态记忆合金丝的“电压-形变”曲线,利用单片机输出PWM信号控制形态记忆合金丝的收缩与拉伸。由于合金丝具有随着温度降低越容易拉伸的特点,在机器人顶部特别增加了散热结构,加快合金丝的降温过程。
通过上述简单的结构,本发明大大降低了机器人设计的复杂性,避免了许多结构上的冗余,与此同时增强了系统的环境适应性,拓宽了系统可应用的场景。采用本发明的基于形态记忆合金丝驱动的软体机器人,可以通过流过合金丝中的电流大小进行控制,进而控制合金丝的收缩长度,从而控制机器人的不同部件进行伸缩,大大增加了系统的柔性和灵活性。使用单片机对电流大小进行控制及程序设计,进而就可以得到预期的机器人运动轨迹,实现了对软体机器人的精确控制。未来还可与传感器耦合,实现对复杂环境,未知领域的探测工作。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为软体机器人整体结构示意图。
图2为图1中躯干的俯视图。
图3为图1中躯干的左视图。
图4为软体机器人前进后退运动示意图。
图5为软体机器人足部之间的弹簧结构俯视图。
图6、图7、图8、图9为软体机器人转向运动示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提出了一种基于形态记忆合金驱动的软体机器人,具有结构简单、可实现多姿态移动以及环境适应性好等特点。通过控制单片机依次分别给嵌于机器人内部的形态记忆合金丝通电,机器人的躯干内部含有六根形态记忆合金丝,利用合金丝重叠结构驱动机器人前进后退;四个足部中,每个足部分别含有两根形态记忆合金丝,利用合金丝自身伸缩性改变机器人前进方向,实现多姿态运动;顶部散热结构,能加快机器人运动的速率;底部齿状结构,利于合金丝通电收缩顶起硅胶外壳;前后两侧支撑结构,作为运动中支撑表面的接触点,能减小运动中与表面的摩擦力。
本发明提供的基于形态记忆合金驱动的软体机器人的整体结构如图1所示,所述基于形态记忆合金驱动的软体机器人,包括躯干1、足部2、顶部散热结构3、底部齿状结构4、支撑结构5。
躯干1内包含6根形态记忆合金丝,主要功能是使软体机器人前后运动;四个足部2中的每个足部2均包括2根形态记忆合金丝,主要功能是改变软体机器人的前进方向;顶部散热结构3是为了增强形态记忆合金丝散热效果而特别设计的散热口,能加快软体机器人的移动速率;底部齿状结构4是为了减小底面与运动表面的摩擦力,使得形态记忆合金丝伸缩顶起硅胶外壳更容易;支撑结构5是使用模拟聚丙烯材料利用3D打印制成的支撑板,目的是作为机器人前后移动时与运动表面的接触点。
所述的形态记忆合金丝6形状如弹簧,具有高温下收缩,低温下强度降低易被拉伸的特点,通过电流加热,用于提供机器人的驱动力。即形态记忆合金丝通电收缩,提供驱动力。
所述的模拟聚丙烯材料的特点是硬度高、韧性强、摩擦系数小。
更为具体地,硅胶外壳一体化设计,具有一定的抗拉性。底部齿状结构,目的是减小系统与运动表面的摩擦力。支撑结构,目的是作为机器人前后移动时与运动表面的接触点即支撑结构,模拟聚丙烯材料的特点是硬度高、韧性强、摩擦系数小。顶部散热结构,目的是保证合金丝不超过正常工作温度,减少恢复常温的时间从而加快机器人运动速率。硅胶外壳内部合金丝嵌入不同结构,实现多姿态运动——躯干本体实现前后运动,足部实现转向运动。利用单片机给出PWM信号可以交叉控制躯干本体、足部这两个结构分别运动,也可以同时控制两个结构共同运动。相邻的形态记忆合金丝之间的重叠部分,目的是有效传导合金丝弯曲产生的驱动力。通过依次给嵌入的形态记忆合金丝通电断电,软体机器人系统便能实现前进后退运动。前后两对足部之间的弹簧7连接结构,目的是把合金丝伸缩产生的驱动力转化为弹簧的弹力。通过按给定顺序给系统足部嵌入的合金丝通电断电,软体机器人系统便能实现转向运动。橡胶薄膜8结构固定于硅胶外壳内部,固定合金丝一端于薄膜一侧,固定弹簧一端于薄膜另一侧,目的是给合金丝通电时不会对弹簧造成影响同时避免弹簧拉伸影响合金丝的相对位置。
图2、图3分别是躯干1的俯视图、左视图。如图2所示,6根形态记忆合金丝分两侧放置,形态记忆合金丝嵌于内部硅胶结构之中;在轴向上,相邻两根形态记忆合金丝前后位置有重叠部分,同时左右并不紧密相连,利于通电。使用单片机输出PWM信号分别依次接入这6根形态记忆合金丝,利用重叠部分传导合金丝伸缩产生的驱动力,软体机器人便可以向前运动,具体运动方式见图4:
将所述6根形态记忆合金丝,按照轴向,依次记为形态记忆合金丝a、形态记忆合金丝b、形态记忆合金丝c、形态记忆合金丝d、形态记忆合金丝e、形态记忆合金丝f;
时刻1为起始状态,所有形态记忆合金丝均未通电;
时刻2给形态记忆合金丝a通电,形态记忆合金丝a自身收缩,收缩时形态记忆合金丝a左侧硅胶外壳长度小于右侧硅胶外壳长度,所以形态记忆合金丝a与形态记忆合金丝b的重叠部分将会微微抬起,带动左端点向右小幅移动;
时刻3先给形态记忆合金丝a断电再给形态记忆合金丝b通电,形态记忆合金丝b自身收缩,形态记忆合金丝a自身拉伸,形态记忆合金丝b与形态记忆合金丝c重叠部分微微抬起,形态记忆合金丝a左侧硅胶外壳平缓接触地面,形态记忆合金丝c左侧硅胶外壳被拉动也微微抬起;
时刻4先给形态记忆合金丝b断电再给形态记忆合金丝c通电,形态记忆合金丝c自身收缩,形态记忆合金丝b自身拉伸,形态记忆合金丝c与形态记忆合金丝d重叠部分微微抬起,形态记忆合金丝b左侧硅胶外壳平缓接触地面,形态记忆合金丝d左侧硅胶外壳被拉动也微微抬起;
时刻5先给合金丝c断电再给合金丝d通电,d自身收缩,c自身拉伸,合金丝d与合金丝e重叠部分微微抬起,合金丝c左侧硅胶外壳平缓接触地面,合金丝e左侧硅胶外壳被拉动也微微抬起;
时刻6先给形态记忆合金丝d断电再给形态记忆合金丝e通电,形态记忆合金丝e自身收缩,形态记忆合金丝d自身拉伸,形态记忆合金丝e与形态记忆合金丝f重叠部分微微抬起,形态记忆合金丝d左侧硅胶外壳平缓接触地面,形态记忆合金丝f左侧硅胶外壳被拉动也微微抬起;
时刻7给形态记忆合金丝e断电,形态记忆合金丝e自身拉伸,形态记忆合金丝e左侧外壳平缓接触地面,当形态记忆合金丝e与形态记忆合金丝f也平缓接触地面后,形态记忆合金丝f右侧硅胶外壳受到重叠部分向右的拉力而向右小幅移动。
这样的7个时刻称为一个周期,每进行一个周期,软体机器人就能向前移动一小段距离。用类似的方法,依次给形态记忆合金丝f、e、d、c、b通电,一个周期以后软体机器人便能向后移动一小段距离。
四个足部2按顺时针顺序依次记为足部A、足部B、足部C、足部D,其中每个足部的两根合金丝并排放置。其中前后两对足部,足部A与足部D之间设计有弹簧连接结构,足部B与足部C的合金丝之间设计有弹簧连接结构,合金丝一端固定于预埋的橡胶薄膜一侧,弹簧两端分别固定于两块薄膜的另一侧。此结构俯视图如图5所示。固定转向过程中形态记忆合金丝伸缩运动的示意图如图6、图7、图8、图9所示:
时刻1为起始时刻,所有形态记忆合金丝均未通电;
时刻2给四个足部共8根合形态记忆合金丝,形态记忆合金丝自身收缩,顶起硅胶外壳,足部A、足部B、足部C、足部D四个足部均只有前端接触地面,同时足部A与足部D之间的弹簧被拉长,足部B与足部C之间的弹簧被拉长;
时刻3给足部A和足部C两个足部共4根形态记忆合金丝断电,形态记忆合金丝自身拉伸,增大与地面的接触面积。由于足部A的两根形态记忆合金丝拉伸,连接足部A与足部D之间的弹簧会向足部D一侧移动,这使得足部B只有前端触地,足部A底部产生的摩擦力。同理,足部C底部产生的摩擦力,这两个力对整个系统产生逆时针力矩,机器人沿逆时针方向小幅运动;
时刻4给足部B和足部D这两个足部断电,保证合形态记忆合金丝终处于正常工作温度内。
这样4个时刻称为一个周期,每进行一个周期,软体机器人就能沿着逆时针方向运动一小段距离。用类似的方法,在时刻3给足部B和足部D两个足部的4根形态记忆合金丝断电,一个周期以后软体机器人便能沿着顺时针方向运动一小段距离。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种基于形态记忆合金驱动的软体机器人,其特征在于,包括躯干、形态记忆合金丝;
躯干由3D打印制成的硅胶外壳构成;
硅胶外壳为一整体,形态记忆合金丝嵌入在硅胶外壳中;
硅胶外壳包括躯干本体以及从躯干本体延伸出的多个足部;
躯干本体和足部中均分布有多个形态记忆合金丝;
在躯干本体中,分布有两列形态记忆合金丝,分为记为左侧列、右侧列;
每列形态记忆合金丝中包括多个沿同一轴向依次排布的多个形态记忆合金丝;
沿轴向,左侧列中的形态记忆合金丝、右侧列中的形态记忆合金丝交替布置;且在轴向上,相邻的形态记忆合金丝之间存在重叠部分。
2.根据权利要求1所述的基于形态记忆合金驱动的软体机器人,其特征在于,硅胶外壳的底部具有底部齿状结构。
3.根据权利要求1所述的基于形态记忆合金驱动的软体机器人,其特征在于,硅胶外壳的前端、后端均设置有支撑结构;其中,支撑结构是通过使用模拟聚丙烯材料利用3D打印制成的。
4.根据权利要求1所述的基于形态记忆合金驱动的软体机器人,其特征在于,硅胶外壳的顶部具有顶部散热结构。
5.根据权利要求1所述的基于形态记忆合金驱动的软体机器人,其特征在于,足部共有四个,其中的两个足部构成位于躯干本体前部的前部足对,其中的另外两个足部构成位于躯干本体后部的后部足对;
前部足对中的两个足部之间连接有弹簧;
后部足对中的两个足部之间连接有弹簧;
硅胶外壳中设置有橡胶薄膜结构;
在每个足部中,形态记忆合金丝、弹簧分别连接在橡胶薄膜结构的两侧。
6.根据权利要求1所述的基于形态记忆合金驱动的软体机器人,其特征在于,形态记忆合金丝的形状采用螺旋弹簧形状,且通电后升温收缩,失电后降温拉伸。
7.根据权利要求1所述的基于形态记忆合金驱动的软体机器人,其特征在于,躯干本体中共设置有6根形态记忆合金丝;
将所述6根形态记忆合金丝,按照轴向,依次记为形态记忆合金丝a、形态记忆合金丝b、形态记忆合金丝c、形态记忆合金丝d、形态记忆合金丝e、形态记忆合金丝f;
时刻1为起始状态,所述6根形态记忆合金丝均未通电;
时刻2给形态记忆合金丝a通电,形态记忆合金丝a自身收缩,收缩时形态记忆合金丝a左侧硅胶外壳长度小于右侧硅胶外壳长度,所以形态记忆合金丝a与形态记忆合金丝b的重叠部分将会抬起,带动硅胶外壳左端点向右移动;
时刻3先给形态记忆合金丝a断电再给形态记忆合金丝b通电,形态记忆合金丝b自身收缩,形态记忆合金丝a自身拉伸,形态记忆合金丝b与形态记忆合金丝c重叠部分抬起,形态记忆合金丝a左侧硅胶外壳接触地面,形态记忆合金丝c左侧硅胶外壳被拉动也抬起;
时刻4先给形态记忆合金丝b断电再给形态记忆合金丝c通电,形态记忆合金丝c自身收缩,形态记忆合金丝b自身拉伸,形态记忆合金丝c与形态记忆合金丝d重叠部分抬起,形态记忆合金丝b左侧硅胶外壳接触地面,形态记忆合金丝d左侧硅胶外壳被拉动也抬起;
时刻5先给形态记忆合金丝c断电再给形态记忆合金丝d通电,形态记忆合金丝d自身收缩,形态记忆合金丝c自身拉伸,形态记忆合金丝d与形态记忆合金丝e重叠部分抬起,形态记忆合金丝c左侧硅胶外壳接触地面,形态记忆合金丝e左侧硅胶外壳被拉动也抬起;
时刻6先给形态记忆合金丝d断电再给形态记忆合金丝e通电,形态记忆合金丝e自身收缩,形态记忆合金丝d自身拉伸,形态记忆合金丝e与形态记忆合金丝f重叠部分抬起,形态记忆合金丝d左侧硅胶外壳接触地面,形态记忆合金丝f左侧硅胶外壳被拉动也抬起;
时刻7给形态记忆合金丝e断电,形态记忆合金丝e自身拉伸,形态记忆合金丝e左侧外壳接触地面,当形态记忆合金丝e与形态记忆合金丝f也接触地面后,形态记忆合金丝f右侧硅胶外壳受到重叠部分向右的拉力而向右移动。
8.根据权利要求1所述的基于形态记忆合金驱动的软体机器人,其特征在于,躯干本体共延伸出四个足部,将这四个足部按照顺时针方向依次记为足部A、足部B、足部C、足部D;其中,足部B、足部C形成前部足对,足部A、足部D形成后部足对;
时刻1为起始时刻,所述四个足部中的形态记忆合金丝均未通电;
时刻2给四个足部共8根形态记忆合金丝供电,形态记忆合金丝自身收缩,顶起硅胶外壳,足部A、足部B、足部C、足部D四个足部均只有前端接触地面,并且足部A与足部D之间的弹簧被拉长,足部B与足部C之间的弹簧被拉长;
时刻3给足部A和足部C这两个足部中共4根形态记忆合金丝断电,形态记忆合金丝自身拉伸,增大与地面的接触面积;由于足部A的两根形态记忆合金丝拉伸,连接足部A与足部D之间的弹簧会向足部D一侧移动,这使得足部B只有前端触地,使躯干本体沿逆时针方向运动;
时刻4给足部B和足部D这两个足部中共4根形态记忆合金丝断电。
CN201610705682.5A 2016-08-22 2016-08-22 基于形态记忆合金驱动的软体机器人 Active CN106218748B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610705682.5A CN106218748B (zh) 2016-08-22 2016-08-22 基于形态记忆合金驱动的软体机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610705682.5A CN106218748B (zh) 2016-08-22 2016-08-22 基于形态记忆合金驱动的软体机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106218748A CN106218748A (zh) 2016-12-14
CN106218748B true CN106218748B (zh) 2019-10-08

Family

ID=57552837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610705682.5A Active CN106218748B (zh) 2016-08-22 2016-08-22 基于形态记忆合金驱动的软体机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106218748B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106808998A (zh) * 2017-04-14 2017-06-09 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种机器人驱动装置
CN107380290B (zh) * 2017-07-28 2019-08-02 江苏大学 一种电磁驱动的软体爬行机器人
CN107972754B (zh) * 2017-11-20 2020-11-20 江苏大学 一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人
CN108045448A (zh) * 2017-12-05 2018-05-18 北京航空航天大学 一种记忆合金驱动的多模态机器人
CN108100068A (zh) * 2017-12-19 2018-06-01 北京航空航天大学 一种形状记忆合金驱动的爬行机器人
CN108216418B (zh) * 2018-01-04 2020-06-23 北京建筑大学 一种多足机器人
CN108145752B (zh) * 2018-01-15 2023-10-13 华南理工大学 一种水黾机器人的形状记忆合金支撑腿及其制备与运行
CN108527326A (zh) * 2018-04-18 2018-09-14 佛山伊贝尔科技有限公司 一种硅胶软体机器人
CN108909866A (zh) * 2018-07-26 2018-11-30 佛山市高明曦逻科技有限公司 能够贴在墙壁上行走的逃生软体机器人
US10659920B1 (en) 2019-01-08 2020-05-19 International Business Machines Corporation Efficient discovery of survivors in disaster area using robotics and mobile networks
CN109552445B (zh) * 2019-01-16 2020-07-14 清华大学 记忆金属驱动基于蜜蜂三足步态的仿生爬壁机器人
US11504844B2 (en) 2019-01-22 2022-11-22 International Business Machines Corporation Maneuvering collaborative devices for a rescue mission
CN110523979A (zh) * 2019-08-07 2019-12-03 中国地质大学(武汉) 一种基于4d打印技术的蜘蛛爬行机器人
CN110450140B (zh) * 2019-08-30 2023-02-24 湖州瑞亚机器人科技有限公司 软体机器人及其制造方法
CN113071273B (zh) * 2021-04-21 2022-04-26 山东大学 一种水陆两栖软体机器人
CN115140277B (zh) * 2022-03-30 2023-09-22 江苏科技大学 水下软体机器人及工作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101391650A (zh) * 2008-06-18 2009-03-25 哈尔滨工业大学 形状记忆合金丝驱动的仿生机器水母
CN102962850A (zh) * 2012-11-05 2013-03-13 南京航空航天大学 形状记忆合金丝驱动的柔性机械臂机构及其柔性机械臂
CN104942790A (zh) * 2015-06-16 2015-09-30 天津理工大学 一种微型软体模块化可重构机器人单元模块
CN105500383A (zh) * 2016-02-23 2016-04-20 哈尔滨工业大学 一种具有多种运动形式的软体机器人模块

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9744055B2 (en) * 2014-04-10 2017-08-29 The University Of Akron Antagonistically actuated shape memory alloy manipulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101391650A (zh) * 2008-06-18 2009-03-25 哈尔滨工业大学 形状记忆合金丝驱动的仿生机器水母
CN102962850A (zh) * 2012-11-05 2013-03-13 南京航空航天大学 形状记忆合金丝驱动的柔性机械臂机构及其柔性机械臂
CN104942790A (zh) * 2015-06-16 2015-09-30 天津理工大学 一种微型软体模块化可重构机器人单元模块
CN105500383A (zh) * 2016-02-23 2016-04-20 哈尔滨工业大学 一种具有多种运动形式的软体机器人模块

Also Published As

Publication number Publication date
CN106218748A (zh) 2016-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106218748B (zh) 基于形态记忆合金驱动的软体机器人
CN107972754B (zh) 一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人
CN112792804B (zh) 一种螺旋卷绕型聚合物人工肌肉的软体机器人
Rich et al. Untethered soft robotics
Zhang et al. Fluid-driven artificial muscles: bio-design, manufacturing, sensing, control, and applications
Fan et al. Swimming performance of the frog-inspired soft robot
Jung et al. An integrated jumping-crawling robot using height-adjustable jumping module
CN107914269B (zh) 一种基于蜂巢气动网络的软体机器人
CN110353949B (zh) 一种基于变胞并联机构的主动型膝踝关节假肢机构
CN107380290A (zh) 一种电磁驱动的软体爬行机器人
CN104175314A (zh) 基于sma和ssma驱动的软体机器人
CN102962850B (zh) 形状记忆合金丝驱动的柔性机械臂机构及其柔性机械臂
Zhao et al. Soft robotics: Research, challenges, and prospects
CN111846008A (zh) 一种具有变刚度踝关节的双足机器人
Li et al. Untethered-bioinspired quadrupedal robot based on double-chamber pre-charged pneumatic soft actuators with highly flexible trunk
CN103317505B (zh) 一种可变形软体机器人
Gong et al. Untethered cable-driven soft actuators for quadruped robots
CN214057751U (zh) 一种仿尺蠖的软体机器人
CN103381861B (zh) 一种用于仿生昆虫机器人的腿部连接结构
Bar-Cohen Electroactive polymers (EAP) as actuators for potential future planetary mechanisms
Halme et al. Robot motion by simultaneously wheel and leg propulsion
CN103381862B (zh) 四足仿生昆虫机器人
Zhang et al. Driving flip origami motions with thermal-responsive shape memory alloy
CN102894642B (zh) 人体负重减载器
CN203623809U (zh) 四足仿生昆虫机器人

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant