CN118003378A - 一种微爬行机器人制作方法及微爬行机器人结构 - Google Patents
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Abstract
一种微爬行机器人制作方法及微爬行机器人结构,属于微型机器人加工制作领域,包括机器人多层复合材料加工阶段、机器人多模块加工、折叠、装配阶段;机器人多层复合材料加工阶段包括双层复合材料制作流程、双层复合材料铰链预切割流程、五层复合材料对准和热压流程、五层复合材料释放流程;机器人多模块加工、折叠、装配阶段包括机器人多模块加工流程、机器人多模块折叠流程、机器人多模块装配流程。本发明加工步骤简单,制作周期短,制作效率高。
Description
技术领域
本发明属于微型机器人加工制作领域,具体涉及一种微爬行机器人制作方法及微爬行机器人结构。
背景技术
目前,传统大型机器人大多由刚性机体、电机等部件组成,具有快速、稳定、机动性强等优势,但同时也具有体积大、重量大、成本高、难以批量生产等不足,难以完成许多狭窄空间或其他复杂领域的高难度任务。随着机器人尺度的逐渐缩小,昆虫级微型机器人凭借精准性和灵活性扮演了更为重要的角色。
国内外现有的昆虫级机器人众多,相关的典型制作方法大致包括形状沉积制造、3D打印、激光切割等。同时,昆虫级微型机器人结构往往由多层轻质复合材料加工而成,制作步骤也随复合材料层数的增加而增多,导致整机的加工步骤繁琐复杂、制作周期长、效率低。
因此,基于中国古老的“折纸”技术,针对一种新型昆虫级微爬行机器人结构,发明一种多模块一体化加工制作方法具有重要意义,还可以推广应用于其他机器人制作。
发明内容
为此,本发明提供一种微爬行机器人制作方法及微爬行机器人结构,基于“折纸”技术,分多个模块,加工步骤简单,制作周期短,制作效率高。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种微爬行机器人制作方法,包括机器人多层复合材料加工阶段、机器人多模块加工、折叠、装配阶段;
所述机器人多层复合材料加工阶段包括双层复合材料制作流程、双层复合材料铰链预切割流程、五层复合材料对准和热压流程、五层复合材料释放流程;
所述机器人多模块加工、折叠、装配阶段包括机器人多模块加工流程、机器人多模块折叠流程、机器人多模块装配流程。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述双层复合材料制作流程,由单向碳纤维层与树脂胶层进行贴合、热压,得到双层复合材料。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述双层复合材料铰链预切割流程,用激光切割仪按照特定结构图纸切割双层复合材料,切割形成预留铰链槽和双层材料对准孔槽;所述双层复合材料铰链预切割流程,还包括用激光切割仪切割柔性铰链PI膜,形成PI膜对准孔槽。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述五层复合材料对准和热压流程,是将两个预切割所述铰链槽和所述双层材料对准孔槽后的双层复合材料中间夹一层预切割所述PI膜对准孔槽的所述PI膜,保证上下两面的所述单向碳纤维层的碳纤维层纤维方向垂直,对准所述双层材料对准孔槽、所述PI膜对准孔槽、通过热压工艺后得到五层复合材料。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述五层复合材料释放流程,用激光切割仪按照特定结构图纸对五层复合材料释放,得到最终结构,所述最终结构包含柔性铰链。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述机器人多模块加工流程包括机器人机身结构加工流程、机器人腿部结构加工流程、机器人压电驱动器加工流程;
所述机器人机身结构加工流程根据所述双层复合材料制作流程将单向碳纤维层与树脂胶层进行贴合、热压,得到机身结构双层复合材料;根据所述双层复合材料铰链预切割流程按照图3所示,完成机身结构双层复合材料对准孔和机身结构铰链槽的预切割;取一片所述PI膜,按照图15所示,完成PI膜对准孔切割;根据所述五层复合材料对准和热压流程得到机身结构五层复合材料;根据所述五层复合材料释放流程将所述机身结构五层复合材料按照图4所示的一体化机身结构释放切割槽进行激光切割释放,得到多个二维一体化机身结构,如图5所示。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述二维一体化机身结构包括机身底部横杆,所述机身底部横杆一端通过机身前端折叠铰链与机身前端模块连接;所述机身前端模块上两端设有凸起,所述机身前端模块中间设有机身前端开槽;所述机身底部横杆另一端通过机身后端折叠铰链与机身后端模块连接;所述机身后端模块中间设有机身后端开槽,所述机身后端模块右侧通过机身右侧折叠铰链与机身右侧面模块连接;所述机身后端模块左侧通过机身左侧折叠铰链与机身左侧面模块连接;机身左右侧面模块镜像设置,所述机身右侧面模块设有机身两端固定卡槽、机器人驱动器固定卡槽和机身侧面开槽;所述机身左侧面模块同样设有机身两端固定卡槽、机器人驱动器固定卡槽和机身侧面开槽。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述机器人腿部结构加工流程根据所述双层复合材料制作流程将单向碳纤维层与树脂胶层进行贴合、热压,得到腿部结构双层复合材料;根据所述双层复合材料铰链预切割流程按照图6所示,完成腿部结构双层复合材料对准孔和腿部结构铰链槽的预切割;取一片所述PI膜,按照图15所示,完成所述PI膜对准孔切割;根据所述五层复合材料对准和热压流程得到腿部结构五层复合材料;根据所述五层复合材料释放流程将所述腿部结构五层复合材料按照图7所示的一体化腿部结构释放切割槽进行激光切割释放,得到多个二维一体化腿部结构,如图8所示。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述二维一体化腿部结构包括腿部结构传动杆、腿部结构小腿传动杆和足端;所述腿部结构传动杆通过腿部结构传动铰链和驱动器与腿部结构连接端连接;所述腿部结构传动杆通过腿部结构折叠铰链与所述腿部结构小腿传动杆连接;所述腿部结构小腿传动杆通过小腿部分折叠铰链与所述足端连接。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述机器人压电驱动器加工流程包括用激光切割仪按照图9所示,对压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔和压电驱动器带孔玻璃纤维层开槽进行切割,形成若干压电驱动器带孔玻璃纤维层;同时,由激光切割仪按照图10所示,对压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔和压电驱动器无孔玻璃纤维层开槽进行切割,形成若干压电驱动器无孔玻璃纤维层。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述机器人压电驱动器加工流程还包括用激光切割仪按照图11所示,对压电驱动器预浸料层对准孔和压电驱动器预浸料层开槽进行切割,形成若干压电驱动器预浸料层。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述机器人压电驱动器加工流程还包括用激光切割仪按照图12所示,对压电陶瓷划片进行切割,形成若干压电陶瓷片。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,将切割得到的所述压电驱动器带孔玻璃纤维层、所述压电驱动器无孔玻璃纤维层、所述压电驱动器预浸料层和所述压电陶瓷片,按照图14所示,三层材料通过对准孔对准,所述压电陶瓷片进行填充,热压固化,形成一体化压电驱动器材料本体;
所述压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔、所述压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔和所述压电驱动器预浸料层对准孔,按照图14所示,进行相应对准,形成压电驱动器释放对准孔。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述机器人压电驱动器加工流程还包括用激光切割仪按照图13所示,按照驱动器释放槽对所述一体化压电驱动器材料本体进行切割,形成若干压电驱动器。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述机器人多模块折叠流程按图2所示,分别对所述一体化机身结构和所述一体化腿部结构进行折叠,形成三维立体机身和三维立体腿部结构;将所述压电驱动器按图2所示,与所述三维立体腿部结构进行连接,形成单腿结构。
作为微爬行机器人制作方法优选方案,所述机器人多模块装配流程按照图2所示,将所述单腿结构通过所述机器人驱动器固定卡槽与所述三维立体机身进行固定连接,完成整机装配。
本发明还提供一种微爬行机器人结构,采用上述的一种微爬行机器人制作方法制作。
本发明具有如下优点:包括机器人多层复合材料加工阶段、机器人多模块加工、折叠、装配阶段;机器人多层复合材料加工阶段包括双层复合材料制作流程、双层复合材料铰链预切割流程、五层复合材料对准和热压流程、五层复合材料释放流程;机器人多模块加工、折叠、装配阶段包括机器人多模块加工流程、机器人多模块折叠流程、机器人多模块装配流程。机器人机身结构加工流程根据双层复合材料制作流程将单向碳纤维层与树脂胶层进行贴合、热压,得到机身结构双层复合材料;根据双层复合材料铰链预切割流程按照图3所示,完成机身结构双层复合材料对准孔和机身结构铰链槽的预切割;取一片PI膜,按照图15所示,完成PI膜对准孔切割;根据五层复合材料对准和热压流程得到机身结构五层复合材料;根据五层复合材料释放流程将机身结构五层复合材料按照图4所示的一体化机身结构释放切割槽进行激光切割释放,得到多个二维一体化机身结构,如图5所示。机器人腿部结构加工流程根据双层复合材料制作流程将单向碳纤维层与树脂胶层进行贴合、热压,得到腿部结构双层复合材料;根据双层复合材料铰链预切割流程按照图6所示,完成腿部结构双层复合材料对准孔和腿部结构铰链槽的预切割;取一片PI膜,按照图15所示,完成PI膜对准孔切割;根据五层复合材料对准和热压流程得到腿部结构五层复合材料;根据五层复合材料释放流程将腿部结构五层复合材料按照图7所示的一体化腿部结构释放切割槽进行激光切割释放,得到多个二维一体化腿部结构,如图8所示。机器人压电驱动器加工流程还包括用激光切割仪按照图13所示,按照驱动器释放槽对一体化压电驱动器材料本体进行切割,形成若干压电驱动器。机器人多模块折叠流程按图2所示,分别对一体化机身结构和一体化腿部结构进行折叠,形成三维立体机身和三维立体腿部结构;将压电驱动器按图2所示,与三维立体腿部结构进行连接,形成单腿结构。机器人多模块装配流程按照图2所示,将单腿结构通过机器人驱动器固定卡槽与三维立体机身进行固定连接,完成整机装配。本发明加工步骤简单,制作周期短,制作效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中多层复合材料加工基本流程示意图。
图2为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中多模块加工、折叠、装配基本流程示意图。
图3为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人一体化机身结构铰链预切割图纸。
图4为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人一体化机身结构释放图纸。
图5为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人一体化机身释放后二维结构示意图。
图6为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人一体化腿部结构铰链预切割图纸。
图7为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人一体化腿部结构释放图纸。
图8为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人一体化腿部结构释放后示意图。
图9为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人压电驱动器玻璃纤维层带孔切割加工图纸。
图10为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人压电驱动器玻璃纤维层无孔切割加工图纸。
图11为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人压电驱动器预浸料层切割加工图纸。
图12为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人压电陶瓷片切割加工图纸。
图13为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人压电驱动器一体化释放图纸。
图14为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人压电驱动器释放后结构示意图。
图15为本发明实施例中提供的微爬行机器人制作方法中机器人聚酰亚胺(PI)膜切割图纸。
图中,1、机器人多层复合材料加工阶段;2、机器人多模块加工、折叠、装配阶段;3、双层复合材料制作流程;4、双层复合材料铰链预切割流程;5、五层复合材料对准和热压流程;6、五层复合材料释放流程;7、机器人多模块加工流程;8、机器人多模块折叠流程;9、机器人多模块装配流程;10、单向碳纤维层;11、树脂胶层;12、铰链槽;13、双层材料对准孔槽;14、PI膜;15、PI膜对准孔槽;16、最终结构;17、柔性铰链;18、机器人机身结构加工流程;19、机器人腿部结构加工流程;20、机器人压电驱动器加工流程;21、机身结构双层复合材料;22、机身结构双层复合材料对准孔;23、机身结构铰链槽;24、PI膜对准孔;25、机身结构五层复合材料;26、一体化机身结构释放切割槽;27、腿部结构双层复合材料;28、腿部结构双层复合材料对准孔;29、腿部结构铰链预切割槽;30、腿部结构五层复合材料;31、一体化腿部结构释放切割槽;32、压电驱动器带孔玻璃纤维层33、压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔;34、压电驱动器带孔玻璃纤维层开槽;35、压电驱动器无孔玻璃纤维层;36、压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔;37、压电驱动器无孔玻璃纤维层开槽;38、压电驱动器预浸料层;39、压电驱动器预浸料层对准孔;40、压电驱动器预浸料层开槽;41、压电陶瓷片;42、压电陶瓷划片;43、一体化压电驱动器材料本体;44、压电驱动器释放对准孔;45、驱动器释放槽、46、压电驱动器;47、二维一体化机身结构;48、二维一体化腿部结构;49、三维立体机身;50、三维立体腿部结构;51、单腿结构;
121、机身前端折叠铰链;122、机身后端折叠铰链;123、机身右侧折叠铰链;124、机身左侧折叠铰链;
141、机身两端固定卡槽;142、机器人驱动器固定卡槽;143、机身侧面开槽;144、机身后端开槽;145、机身底部横杆;146、机身前端开槽;147、凸起;
181、驱动器与腿部结构连接端;182、腿部结构传动铰链;183、腿部结构传动杆;184、腿部结构折叠铰链;185、腿部结构小腿传动杆;186、小腿部分折叠铰链;187、足端。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15,本发明实施例提供一种微爬行机器人制作方法,包括机器人多层复合材料加工阶段1、机器人多模块加工、折叠、装配阶段2;
其中,机器人多层复合材料加工阶段1包括双层复合材料制作流程3、双层复合材料铰链预切割流程4、五层复合材料对准和热压流程5、五层复合材料释放流程6;
机器人多模块加工、折叠、装配阶段2包括机器人多模块加工流程7、机器人多模块折叠流程8、机器人多模块装配流程9。
本实施例中,双层复合材料制作流程3,由单向碳纤维层10与树脂胶层11进行贴合、热压,得到双层复合材料。双层复合材料铰链预切割流程4,用激光切割仪按照特定结构图纸切割双层复合材料,切割形成预留铰链槽12和双层材料对准孔槽13;双层复合材料铰链预切割流程4,还包括用激光切割仪切割柔性铰链PI膜14,形成PI膜对准孔槽15。五层复合材料对准和热压流程5,是将两个预切割所述铰链槽12和双层材料对准孔槽13后的双层复合材料中间夹一层预切割PI膜对准孔槽14的PI膜14,保证上下两面的单向碳纤维层10的碳纤维层纤维方向垂直,对准双层材料对准孔槽13、PI膜对准孔槽15、通过热压工艺后得到五层复合材料。五层复合材料释放流程6,用激光切割仪按照特定结构图纸对五层复合材料释放,得到最终结构16,最终结构16包含柔性铰链17。
本实施例中,机器人多模块加工流程7包括机器人机身结构加工流程18、机器人腿部结构加工流程19、机器人压电驱动器加工流程20;机器人机身结构加工流程18根据权利要求2双层复合材料制作流程3将单向碳纤维层10与树脂胶层11进行贴合、热压,得到机身结构双层复合材料21;根据权利要求3双层复合材料铰链预切割流程4按照图3所示,完成机身结构双层复合材料对准孔22和机身结构铰链槽23的预切割;取一片PI膜14,按照图15所示,完成PI膜对准孔24切割;根据权利要求4五层复合材料对准和热压流程5得到机身结构五层复合材料25;根据权利要求5五层复合材料释放流程6将机身结构五层复合材料25按照图4所示的一体化机身结构释放切割槽26进行激光切割释放,得到多个二维一体化机身结构47,如图5所示。
具体的,二维一体化机身结构47包括机身底部横杆145,机身底部横杆145一端通过机身前端折叠铰链121与机身前端模块连接;机身前端模块上两端设有凸起147,机身前端模块中间设有机身前端开槽146;机身底部横杆145另一端通过机身后端折叠铰链122与机身后端模块连接;机身后端模块中间设有机身后端开槽144,机身后端模块右侧通过机身右侧折叠铰链123与机身右侧面模块连接;机身后端模块左侧通过机身左侧折叠铰链124与机身左侧面模块连接;机身左右侧面模块镜像设置;机身右侧面模块设有机身两端固定卡槽141、机器人驱动器固定卡槽142和机身侧面开槽143;机身左侧面模块同样设有机身两端固定卡槽141、机器人驱动器固定卡槽142和机身侧面开槽143。
本实施例中,机器人腿部结构加工流程19根据权利要求2双层复合材料制作流程3将单向碳纤维层10与树脂胶层11进行贴合、热压,得到腿部结构双层复合材料27;根据权利要求3双层复合材料铰链预切割流程4按照图6所示,完成腿部结构双层复合材料对准孔28和腿部结构铰链槽29的预切割;取一片PI膜14,按照图15所示,完成PI膜对准孔24切割;根据权利要求4五层复合材料对准和热压流程5得到腿部结构五层复合材料30;根据权利要求5五层复合材料释放流程6将腿部结构五层复合材料30按照图7所示的一体化腿部结构释放切割槽31进行激光切割释放,得到多个二维一体化腿部结构48,如图8所示。
本实施例中,二维一体化腿部结构48包括腿部结构传动杆183、腿部结构小腿传动杆185和足端187;腿部结构传动杆183通过腿部结构传动铰链182和驱动器与腿部结构连接端181连接;腿部结构传动杆183通过腿部结构折叠铰链184与腿部结构小腿传动杆185连接;腿部结构小腿传动杆185通过小腿部分折叠铰链186与足端(187)连接。
本实施例中,机器人压电驱动器加工流程20包括用激光切割仪按照图9所示,对压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔33和压电驱动器带孔玻璃纤维层开槽34进行切割,形成若干压电驱动器带孔玻璃纤维层32;同时,由激光切割仪按照图10所示,对压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔36和压电驱动器无孔玻璃纤维层开槽37进行切割,形成若干压电驱动器无孔玻璃纤维层35。机器人压电驱动器加工流程20还包括用激光切割仪按照图11所示,对压电驱动器预浸料层对准孔39和压电驱动器预浸料层开槽40进行切割,形成若干压电驱动器预浸料层38。机器人压电驱动器加工流程20还包括用激光切割仪按照图12所示,对压电陶瓷划片42进行切割,形成若干压电陶瓷片41。
本实施例中,将切割得到的压电驱动器带孔玻璃纤维层32、压电驱动器无孔玻璃纤维层35、压电驱动器预浸料层38和压电陶瓷片4,按照图14所示,三层材料通过对准孔对准,压电陶瓷片41进行填充,热压固化,形成一体化压电驱动器材料本体43;压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔33、压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔36和压电驱动器预浸料层对准孔39按照图14所示,进行相应对准,形成压电驱动器释放对准孔44。
本实施例中,机器人压电驱动器加工流程20还包括用激光切割仪按照图13所示,按照驱动器释放槽45对一体化压电驱动器材料本体43进行切割,形成若干压电驱动器46。
本实施例中,机器人多模块折叠流程8按图2所示,分别对一体化机身结构47和一体化腿部结构48进行折叠,形成三维立体机身49和三维立体腿部结构50;将压电驱动器46按图2所示,与三维立体腿部结构50进行连接,形成单腿结构51。
本实施例中,机器人多模块装配流程9按照图2所示,将单腿结构51通过机器人驱动器固定卡槽142与三维立体机身49进行固定连接,完成整机装配。
综上所述,包括机器人多层复合材料加工阶段1、机器人多模块加工、折叠、装配阶段2;机器人多层复合材料加工阶段1包括双层复合材料制作流程3、双层复合材料铰链预切割流程4、五层复合材料对准和热压流程5、五层复合材料释放流程6;机器人多模块加工、折叠、装配阶段2包括机器人多模块加工流程7、机器人多模块折叠流程8、机器人多模块装配流程9。机器人机身结构加工流程18根据双层复合材料制作流程3将单向碳纤维层18与树脂胶层11进行贴合、热压,得到机身结构双层复合材料21;根据双层复合材料铰链预切割流程4按照图3所示,完成机身结构双层复合材料对准孔22和机身结构铰链槽23的预切割;取一片PI膜14,按照图15所示,完成PI膜对准孔24切割;根据五层复合材料对准和热压流程5得到机身结构五层复合材料25;根据五层复合材料释放流程6将机身结构五层复合材料25按照图4所示的一体化机身结构释放切割槽26进行激光切割释放,得到多个二维一体化机身结构47,如图5所示。机器人腿部结构加工流程19根据双层复合材料制作流程3将单向碳纤维层10与树脂胶层11进行贴合、热压,得到腿部结构双层复合材料27;根据双层复合材料铰链预切割流程4按照图6所示,完成腿部结构双层复合材料对准孔28和腿部结构铰链槽29的预切割;取一片PI膜14,按照图15所示,完成PI膜对准孔24切割;根据五层复合材料对准和热压流程5得到腿部结构五层复合材料30;根据五层复合材料释放流程6将腿部结构五层复合材料30按照图7所示的一体化腿部结构释放切割槽31进行激光切割释放,得到多个二维一体化腿部结构48,如图8所示。机器人压电驱动器加工流程20还包括用激光切割仪按照图13所示,按照驱动器释放槽45对一体化压电驱动器材料本体43进行切割,形成若干压电驱动器46。机器人多模块折叠流程8按图2所示,分别对一体化机身结构47和一体化腿部结构48进行折叠,形成三维立体机身49和三维立体腿部结构50;将压电驱动器46按图2所示,与三维立体腿部结构50进行连接,形成单腿结构51。机器人多模块装配流程9按照图2所示,将单腿结构51通过机器人驱动器固定卡槽142与三维立体机身49进行固定连接,完成整机装配。本发明加工步骤简单,制作周期短,制作效率高。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,包括机器人多层复合材料加工阶段(1)、机器人多模块加工、折叠、装配阶段(2);
所述机器人多层复合材料加工阶段(1)包括双层复合材料制作流程(3)、双层复合材料铰链预切割流程(4)、五层复合材料对准和热压流程(5)、五层复合材料释放流程(6);
所述机器人多模块加工、折叠、装配阶段(2)包括机器人多模块加工流程(7)、机器人多模块折叠流程(8)、机器人多模块装配流程(9)。
2.根据权利要求1所述的一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,所述双层复合材料制作流程(3),由单向碳纤维层(10)与树脂胶层(11)进行贴合、热压,得到双层复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,所述双层复合材料铰链预切割流程(4),用激光切割仪按照结构图纸切割双层复合材料,切割形成预留铰链槽(12)和双层材料对准孔槽(13);所述双层复合材料铰链预切割流程(4),还包括用激光切割仪切割柔性铰链PI膜(14),形成PI膜对准孔槽(15)。
4.根据权利要求3所述的一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,所述五层复合材料对准和热压流程(5)将两个预切割所述铰链槽(12)和所述双层材料对准孔槽(13)后的双层复合材料中间夹一层预切割所述PI膜对准孔槽(14)的所述PI膜(14),使上下两面的所述单向碳纤维层(10)的碳纤维层纤维方向垂直,对准所述双层材料对准孔槽(13)、所述PI膜对准孔槽(15)、通过热压工艺后得到五层复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,所述五层复合材料释放流程(6),用激光切割仪按照结构图纸对五层复合材料释放,得到最终结构(16),所述最终结构(16)包含柔性铰链(17)。
6.根据权利要求5所述的一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,所述机器人多模块加工流程(7)包括机器人机身结构加工流程(18)、机器人腿部结构加工流程(19)、机器人压电驱动器加工流程(20);
所述机器人机身结构加工流程(18)根据所述双层复合材料制作流程(3)将单向碳纤维层(10)与树脂胶层(11)进行贴合、热压,得到机身结构双层复合材料(21);根据所述双层复合材料铰链预切割流程(4),完成机身结构双层复合材料对准孔(22)和机身结构铰链槽(23)的预切割;取一片所述PI膜(14),完成PI膜对准孔(24)切割;根据所述五层复合材料对准和热压流程(5)得到机身结构五层复合材料(25);根据所述五层复合材料释放流程(6)将所述机身结构五层复合材料(25)按照一体化机身结构释放切割槽(26)进行激光切割释放,得到二维一体化机身结构(47)。
7.根据权利要求6所述的一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,所述二维一体化机身结构(47)包括机身底部横杆(145),所述机身底部横杆(145)一端通过机身前端折叠铰链(121)与机身前端模块连接;所述机身前端模块上两端设有凸起(147),所述机身前端模块中间设有机身前端开槽(146);所述机身底部横杆(145)另一端通过机身后端折叠铰链(122)与机身后端模块连接;所述机身后端模块中间设有机身后端开槽(144),所述机身后端模块右侧通过机身右侧折叠铰链(123)与机身右侧面模块连接;所述机身后端模块左侧通过机身左侧折叠铰链(124)与机身左侧面模块连接;机身左右侧面模块镜像设置,所述机身右侧面模块设有机身两端固定卡槽(141)、机器人驱动器固定卡槽(142)和机身侧面开槽(143);所述机身左侧面模块同样设有机身两端固定卡槽(141)、机器人驱动器固定卡槽(142)和机身侧面开槽(143)。
8.根据权利要求6所述的一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,所述机器人腿部结构加工流程(19)根据所述双层复合材料制作流程(3)将单向碳纤维层(10)与树脂胶层(11)进行贴合、热压,得到腿部结构双层复合材料(27);根据所述双层复合材料铰链预切割流程(4),完成腿部结构双层复合材料对准孔(28)和腿部结构铰链槽(29)的预切割;取一片所述PI膜(14),完成所述PI膜对准孔(24)切割;根据所述五层复合材料对准和热压流程(5)得到腿部结构五层复合材料(30);根据所述五层复合材料释放流程(6)将所述腿部结构五层复合材料(30)按照一体化腿部结构释放切割槽(31)进行激光切割释放,得到二维一体化腿部结构(48);
所述二维一体化腿部结构(48)包括腿部结构传动杆(183)、腿部结构小腿传动杆(185)和足端(187);所述腿部结构传动杆(183)通过腿部结构传动铰链(182)和驱动器与腿部结构连接端(181)连接;所述腿部结构传动杆(183)通过腿部结构折叠铰链(184)与所述腿部结构小腿传动杆(185)连接;所述腿部结构小腿传动杆(185)通过小腿部分折叠铰链(186)与所述足端(187)连接。
9.根据权利要求6所述的一种微爬行机器人制作方法,其特征在于,所述机器人压电驱动器加工流程(20)包括用激光切割仪对压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔(33)和压电驱动器带孔玻璃纤维层开槽(34)进行切割,形成若干压电驱动器带孔玻璃纤维层(32);同时,由激光切割仪对压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔(36)和压电驱动器无孔玻璃纤维层开槽(37)进行切割,形成若干压电驱动器无孔玻璃纤维层(35);
所述机器人压电驱动器加工流程(20)还包括用激光切割仪对压电驱动器预浸料层对准孔(39)和压电驱动器预浸料层开槽(40)进行切割,形成若干压电驱动器预浸料层(38);
所述机器人压电驱动器加工流程(20)还包括用激光切割仪对压电陶瓷划片(42)进行切割,形成若干压电陶瓷片(41);
将切割得到的所述压电驱动器带孔玻璃纤维层(32)、所述压电驱动器无孔玻璃纤维层(35)、所述压电驱动器预浸料层(38)和所述压电陶瓷片(41),三层材料通过对准孔对准,所述压电陶瓷片(41)进行填充,热压固化,形成一体化压电驱动器材料本体(43);
所述压电驱动器带孔玻璃纤维层对准孔(33)、所述压电驱动器无孔玻璃纤维层对准孔(36)和所述压电驱动器预浸料层对准孔(39)进行相应对准,形成压电驱动器释放对准孔(44);
所述机器人压电驱动器加工流程(20)还包括用激光切割仪按照驱动器释放槽(45)对所述一体化压电驱动器材料本体(43)进行切割,形成若干压电驱动器(46);
所述机器人多模块折叠流程(8)分别对所述一体化机身结构(47)和所述一体化腿部结构(48)进行折叠,形成三维立体机身(49)和三维立体腿部结构(50);将所述压电驱动器(46)与所述三维立体腿部结构(50)进行连接,形成单腿结构(51);
所述机器人多模块装配流程(9)将所述单腿结构(51)通过所述机器人驱动器固定卡槽(142)与所述三维立体机身(49)进行固定连接,完成整机装配。
10.一种微爬行机器人结构,其特征在于,采用权利要求1至9任一项所述的一种微爬行机器人制作方法制作。
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