[实用新型]两自由度微移动机器人

说明书

本实用新型属于机器人技术领域，具体地说是一种两自由度微移动机器人。

在现有移动机器人技术领域中，微动机器人的研究已成为当今国际上移动机器人研究领域中前沿课题之一。由于微动机器人应用范围广及其重要性，因而，其研究与开发已得到国际上许多国家的学者及企业界的重视，目前已研究出基于“冲击驱动法”及“尺蠖驱动法”的微动机器人。其中，静岗大学：青山尚之(作者)通过小型同步机械人生产超高精密生产机械系统(小型同走机械群にょる超精密生产机械システム)，精密工学会志64/6(1998)公开了一种以“尺蠖驱动法”为原理的微型机器人，它由前后两个电磁吸盘分别连接两条腿，通过中间压电晶体作收缩动作，向前行走，运动速度及效率不高。东京大学：樋口(作者)冲程驱动机构润滑面上的移动特性(インパクト驱动机构の润滑面上じぉける移动特性)，精密工学会志61-3(1995)公开了一种以冲击驱动法为原理的微移动机器人，它是用压电晶体将一物体与本体连结起来，机器人本体获得一个惯性力，在此惯性力作用下使机器人本体行走，精度较高，但效率不理想。另外日本熊本县工业技术中心，各和男(作者)用压电振动的移动机械及摩擦模式(压电振动な用じた移动机械とその摩擦モデル)，精密工学会志57/8-1991公开了一种振动法行走微型机器人，原理是当机器人受到一定频率振动时便向前行走，精度低，运动不易控制。采用“碰撞驱动法”驱动的微移动机器人未见报道。

本实用新型的目的是提供一种由碰撞驱动法驱动的具有直线、转动功能的两自由度微移动机器人。

本实用新型的技术方案是：由左右两相互平行的电磁铁及移动本体、电磁铁线圈、衔铁、弹簧、钢球构成，其中左右两个电磁铁的外壳与移动本体固连为一体，作为驱动体的衔铁装在电磁线圈和弹簧中，衔铁在弹簧单独作用下始终与移动本体接触连接；移动本体的底面安装有高精度钢球；

左右两个电磁铁的轴线相互平行；左右两个电磁铁轴线所构成的平面与移动本体底面的钢球顶点所构成的平面相互平行。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型由于采用独特的“碰撞驱动法”进行驱动，因而容易实现直线微移动和微转动，且直线移动范围不受限，转动可连续360°微转动。

2.本实用新型采用“碰撞驱动法”和电磁铁作为驱动部件，使得整体结构简单紧凑，易制作，运动精度及效率高，且整体制作成本低。

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的俯视图。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、2所示，本实用新型由左右两个轴线相互平行的电磁铁1、7，移动本体2，电磁铁线圈3，衔铁4，弹簧5，高精度钢球6构成，其中：左右电磁铁1、7中的电磁线圈3的外壳与移动本体2固连在一起，且左右电磁铁1、7的轴线相互平行；衔铁4(驱动体)装在电磁线圈3和弹簧5中；将左右电磁铁1、7同移动本体固连时，使弹簧5产生一定压缩量，保证衔铁4在弹簧5单独作用下(电磁线圈3不通电)，始终与移动本体2接触。在移动本体2的底面安装有四个高精度钢球6，左右两个电磁铁1、7轴线所构成的平面与移动本体2底面的钢球6顶点所构成的平面相互平行。

本实用新型微移动原理如下：

根据以“碰撞驱动法”运动原理，左右两个电磁线圈3同时通电后，二者便同时都产生一个电磁力，作用在衔铁4上，衔铁4在这个力的作用下，被吸向电磁线圈3，直到移动到头为止，同时压缩弹簧5；当断掉电磁线圈3的电后，衔铁4便在弹簧5力的作用下，以一定速度向相反方向移动，并碰撞到移动本体2上。根据“碰撞驱动法”(由动量及动能守恒原理推导出的)原理，本实用新型便产生微移动，若左右两电磁铁1、7同步控制驱动，本实用新型便向下沿直线微移动；若左电磁铁1通电，而右电磁铁7不通电，则本实用新型便逆时针微转动；反之，右电磁铁7通电，而左电磁铁1不通电，则本实用新型便顺时针微转动。据此，即可控制本实用新型沿前进方向直线微移动和左、右微转动。

本实用新型在中科院先进制造技术基地课题实验中，经过测试，其最小位移量可达到0.8μm。