[发明专利]一种感知环境变化的微型压电式机器人及环境感知方法

说明书

本发明涉及一种感知环境变化的微型压电式机器人及环境感知方法，所述机器人包括压电纤维阵列传感器、微型压电奔跑机器人、导电薄膜、信号处理芯片以及驱动控制芯片；其中，所述微型压电奔跑机器人上部设有压电纤维阵列传感器、导电薄膜、信号处理芯片以及驱动控制芯片，所述压电纤维阵列传感器采集环境变化的电信号，其上设有导电薄膜，通过所述导电薄膜连接到信号处理芯片上；所述微型压电奔跑机器人上部设有柔性足，所述柔性足连接驱动控制芯片。方法通过设置所述机器人于微管道内，根据所述微管道内泄漏点气流的大小和方向判断检测微管道泄露点的位置和泄露量，实现该机器人对环境中流速(矢量)、压强(矢量)的感知，同时驱动其快速定位和运动。

技术领域

本发明涉及一种感知环境变化的微型压电式机器人及环境感知方法，属智能结构及系统领域。

背景技术

当今智能机器人三大核心技术模块：环境感知模块、运动控制模块、人机交互及识别模块。其中环境感知包括：空间气流传感，气压传感等，这类环境感知机器人将广泛应用于医疗监控，微管道安全检测，水下探测等领域。传统具有环境变化感知能力的机器人，利用装载在机器人上的摄像头，热阻流速传感器，超声波传感器作为其嗅觉传感系统来实现周围环境变化的动态检测。然而，上述智能机器人往往结构复杂、整体结构较大，即不易微型化并且传感精度低，所以限制了其应用范围。

发明内容

针对目前智能机器人体积过大、传感精度不足的缺点，本发明提供了一种感知环境变化的微型压电机器人，将压电材料的正压电效应和逆压电效应，通过建立信号处理和驱动的一体化控制方法，实现该机器人对环境中流速(矢量)、压强(矢量)的感知，同时驱动其快速定位和运动。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种感知环境变化的微型压电式机器人，所述机器人包括压电纤维阵列传感器1、微型压电行走机器人奔跑机器人2、导电薄膜3、信号处理芯片4以及驱动控制芯片5；

其中，所述微型压电奔跑机器人2上部设有压电纤维阵列传感器1、导电薄膜3、信号处理芯片4以及驱动控制芯片5，所述压电纤维阵列传感器1采集环境变化的电信号，其上设有导电薄膜3，通过所述导电薄膜3连接到信号处理芯片4上；

所述微型压电奔跑机器人2上部设有柔性足13，所述柔性足13连接驱动控制芯片5。

所述的微型压电奔跑机器人2包括压电陶瓷片6、柔性足13、基体14、连接微梁15；所述基体14为金属材料，其包括若干个，并排放置，每个基体14上连接有柔性足13，所述基体14通过连接微梁15连接成整体；所述连接微梁15连接有导电薄膜3，所述导电薄膜3分布在各基体14上，为基体14上的电子器件提供电连接；

所述基体14均设有信号处理芯片4、驱动控制芯片5以及压电陶瓷片6。

其中所述压电陶瓷片6采用pzt-8型，所述基体14有两个，为双梁对称结构，压电陶瓷片6与基体14采用航空胶胶合；

所述柔性足13材质为磷青铜，一共4只足，其结构为垂直于基体14的梁，或与基体14成一定角度，所述柔性足13与基体14采用航空胶胶合固化；

所述连接微梁15采用低密度高强度材料，其两端分别与基体14表面胶合。

所述柔性足13为矩形足或者倒三角足。