[发明专利]一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人

权利要求书

1.一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人，所述软体爬行机器人包括组成躯干的两个软体单胞组成的软体单胞单元、头部、四对摩擦腹足和单胞之间的橡胶材料组成，其中两个软体单胞单元并排组成一个具有左右两排软体单胞的软体爬行机器人，每个单胞下面设有一对摩擦腹足，软体单胞单元之间由橡胶材料胶接，其特征在于：所述的形状记忆合金丝驱动的软体爬行机器人的两个软体单胞之间通过聚合物伸缩连通导管导通连接组成一个软体单胞单元，所述软体单胞主要包括液体空腔、形状记忆合金丝、表皮结构和嵌入表皮的导电超弹性材料；所述形状记忆合金丝驱动的软体爬行机器人在组成软体机器人表皮结构材料内以机器人前进方向为轴线均匀缠绕形状记忆合金丝，导电超弹性材料把表皮结构材料内的形状记忆合金丝和无线收发模块相连接，导电超弹性材料嵌入表皮结构中，表皮结构由具有伸缩变形能力的聚合物弹性材料制成，在软体单胞中放置一个液体空腔；利用形状记忆合金丝通电时发热使马氏体达到相变温度产生收缩动作，断电时形状记忆合金丝冷却恢复到伸长，恢复到初始形状，同时结合聚合物材料的弹性，通过无线收发模块控制不同单胞单元的通断电来实现软体爬行机器人的前进和转弯；所述形状记忆合金丝以机器人前进方向为中心线均匀缠绕在表皮结构的等厚的内层外侧，以使得腔体变形均匀；所述形状记忆合金丝的缠绕，为使形状记忆合金丝的布置均匀位置固定，将缠绕好的形状记忆合金丝用胶粘接，再在缠绕好形状记忆合金丝的表皮结构内层外侧涂抹胶，将表皮结构外层套在表皮结构内层上。

2.如权利要求1所述的一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人，其特征在于：所述表皮结构分为等厚的内层和外层，分别由3D打印技术打印出模具用Ecoflex00-20A、Ecoflex00-20B和PDMS以10:10:1比例配合的混合胶浇筑制成。

3.如权利要求1所述的一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人，其特征在于：所述聚合物伸缩连通导管，由3D打印技术制作出模具，用Ecoflex00-20A、Ecoflex00-20B和PDMS以10:10:0.8比例配合的混合胶浇筑制成，为使导管能够容易伸长且伸长量大，将导管管壁做成褶皱形状，实现更大位移。

4.如权利要求1所述的一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人，其特征在于：所述摩擦腹足的形状和安装角度，应使它在工作时限制软体单胞只能沿一个方向收缩，实现前进运动。

5.如权利要求1所述的一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人，其特征在于：所述两单胞单元之间的橡胶材料在动作过程中也发生一定量的变形。

6.如权利要求1所述的一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人，其特征在于：每次形状记忆合金通电变形后断电，利用空腔内的液体冷却，恢复原状，继而再次通电。

7.如权利要求1所述的一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人，其特征在于：当无线收发模块接收到信号以后，给软体单胞单元中的形状记忆合金丝通电，形状记忆合金丝通电发热，达到马氏体相变温度时产生收缩变形，压缩单胞腔体，从而有腔体变形，垂直于前进方向的单胞截面积减小，空腔伸长，单胞下面的腹足间距离增大使机构向前运动；又有腔体变形时液体流向更易伸缩的单胞单元中两单胞连接处的聚合物伸缩连通导管，使导管伸长，推动整体运动；断电后，液体空腔的液体使形状记忆合金丝加速冷却，使软体单胞单元恢复到初始形状， 给两侧形状记忆合金丝同时通电，实现软体机器人向前爬行；给单侧形状记忆合金丝通电，实现软体机器人转弯。

8.如权利要求1所述的一种形状记忆合金驱动的软体爬行机器人，其特征在于：通过增加软体单胞单元的个数，来实现软体机器人蜿蜒爬行等各种动作；在软体机器人上方再放置一个软体单胞单元，实现软体机器人的抬头等动作。