[发明专利]一种双向热驱动的柔性爬行机器人及其使用方法

说明书

本发明公开了一种双向热驱动的柔性爬行机器人及其使用方法，包括：氧化石墨烯单层膜、聚酰亚胺单层膜、第一聚二甲基硅氧烷单层膜结构以及第二聚二甲基硅氧烷单层膜结构。本发明通过施加不同强度的红外光照，可以触发柔性爬行机器人不同方向的运动机制，从而实现双向驱动。不同强度的红外光照下，两端的聚二甲基硅氧烷单层膜结构以不同的形态接触水平面，撤除红外光照，双层膜结构进行恢复使得弯曲曲率变小，此时沿x轴正负方向的摩擦力不同，而实现向x轴正方向或负方向的运动。这使柔性爬行机器人具有结构简单、驱动方式易执行、可双向爬行等特点。

技术领域

本发明涉及柔性爬行机器人的技术领域，特别是涉及一种双向热驱动的柔性爬行机器人及其使用方法。

背景技术

柔性爬行机器人在密闭场合、狭小空间、以及定位监测等方面都有广泛的需求。随着机器人技术的发展，人们对各种柔性机器人的运动性能提出了更高的要求，对机器人的驱动机制、方向性的要求也更为强劲。在这种形势下，具有双向热驱动特性的柔性爬行机器人无疑为机器人的灵活运动机制开辟了新道路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双向热驱动的柔性爬行机器人及其使用方法，本发明通过施加不同强度的红外光照，可以触发柔性爬行机器人不同方向的运动机制，从而实现双向驱动。不同强度的红外光照下，两端的聚二甲基硅氧烷单层膜结构以不同的形态接触水平面，撤除红外光照，双层膜结构进行恢复使得弯曲曲率变小，此时沿x轴正负方向的摩擦力不同，而实现向x轴正方向或负方向的运动。这使柔性爬行机器人具有结构简单、驱动方式易执行、可双向爬行等特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双向热驱动的柔性爬行机器人，所述柔性爬行机器人包括：

双层膜结构(2)，其包括氧化石墨烯单层膜(2b)以及聚酰亚胺单层膜(2a)，其中，所述氧化石墨烯单层膜(2b)设置在一水平面(4)上，所述聚酰亚胺单层膜(2a)设置在所述氧化石墨烯单层膜(2b)的上表面；

第一聚二甲基硅氧烷单层膜结构(1)，其一端设置在所述双层膜结构(2)的一端，并且该第一聚二甲基硅氧烷单层膜结构(1)与水平面(4)形成的夹角定义为第一夹角；

第二聚二甲基硅氧烷单层膜结构(3)，其一端设置在所述双层膜结构(2)的另外一端，并且该第二聚二甲基硅氧烷单层膜结构(3)与水平面(4)形成的夹角定义为第二夹角；

其中，所述第一聚二甲基硅氧烷单层膜结构(1)的长度大于所述第二聚二甲基硅氧烷单层膜结构(3)的长度，并且所述第一夹角大于所述第二夹角。

一种双向热驱动的柔性爬行机器人的使用方法，所述使用方法包括采用第一强度的红外光照对所述柔性爬行机器人进行照射，以实现正向运动，以及采用第二强度的红外光照对所述柔性爬行机器人进行照射，以实现逆向运动，其中，所述第二强度的红外光照强于所述第一强度的红外光照，以所述第二聚二甲基硅氧烷单层膜结构(3)至所述第一聚二甲基硅氧烷单层膜结构(1)的方向为正向方向，其相反方向为逆向方向。

进一步的，所述采用第一强度的红外光照对所述柔性爬行机器人进行照射，以实现正向运动，其具体包括：

步骤S1、采用所述第一强度的红外光照，对所述柔性爬行机器人进行照射，使得所述双层膜结构(2)发生弯曲变形；

步骤S2、持续照射直到所述第二聚二甲基硅氧烷单层膜结构(3)接触到水平面(4)，而所述第一聚二甲基硅氧烷单层膜结构(1)未接触到水平面(4)时，停止照射，此时，所述双层膜结构(2)进行恢复，弯曲曲率变小，该柔性爬行机器人实现沿着正向进行运动；

步骤S3、重复该步骤S1-步骤S2，对所述柔性爬行机器人反复施加所述第一强度的红外光照，使得其持续沿着正向进行运动。