直線微移動機器人的製作方法
2023-05-18 01:44:06
專利名稱：直線微移動機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於機器人技術，具體地說是一種直線微移動機器人。
在現有移動機器人技術中，微動機器人機構及驅動方法的研究，是當今國際上移動機器人技術研究的前沿課題之一。微動機器人被廣泛應用於微細加工、超精密加工及生物工程等領域。隨著科學技術的發展，國際上已先後研究出基於「尺蠖驅動法」、「衝擊驅動法」等微動機器人。其中，靜崗大學青山尚之(作者)通過小型同步機械人生產超高精密生產機械系統(小型同走機械群にょる超精密生產機械システム)，精密工學會志64/6(1998)公開了一種以「尺蠖驅動法」為原理的微型機器人，它由前後兩個電磁吸盤分別連接兩條腿，通過中間壓電晶體作收縮動作，向前行走，運動速度及效率不高。東京大學樋口(作者)衝程驅動機構潤滑面上的移動特性(インパクト驅動機構の潤滑面上じぉける移動特性)，精密工學會志61-3(1995)公開了一種以衝擊驅動法為原理的微移動機器人，它是用壓電晶體將一物體與本體連結起來，機器人本體獲得一個慣性力，在此慣性力作用下使機器人本體行走，精度較高，但效率不理想。另外日本熊本縣工業技術中心，各和男(作者)用壓電振動的移動機械及摩擦模式(壓電振動を用じた移動機械とその摩擦モデル)，精密工學會志57/8-1991公開了一種振動法行走微型機器人，原理是當機器人受到一定頻率振動時便向前行走，精度低，運動不易控制。目前，「碰撞驅動法」驅動的微移動機器人未見報導。
本實用新型的目的是提供一種碰撞驅動的直線微移動機器人。
本實用新型技術方案是由左、右電磁鐵、作為驅動體的銜鐵、彈簧、移動本體、鋼珠組成，其中電磁鐵中的電磁鐵線圈的外殼固連於移動本體兩側，呈相互對稱結構，作為驅動體的銜鐵裝在電磁線圈和彈簧中；彈簧由於電磁鐵線圈與移動本體固連時，使其產生一定壓縮量，保證銜鐵在彈簧單獨作用下，始終與移動本體接觸連接，所述移動本體的底面四角，對稱地安裝有鋼球；所述左、右電磁鐵分別安裝，相互同軸；所述左、右電磁鐵的軸線與水平面平行，所述鋼球安裝在一個平面內。
本實用新型具有如下優點1.由於採用「碰撞驅動法」進行驅動，因而本實用新型容易實現直線往復微移動，且移動範圍不受限制(相對而言)。
2.本實用新型以電磁鐵作為驅動元件，降低了整體造價。
3.由於本實用新型採用「碰撞驅動法」與電磁鐵結合結構，使得整體結構簡單、緊湊，易實現。
圖1為本實用新型結構示意圖。
圖2為
圖1的俯視圖。
以下結合附圖及工作原理對本實用新型作進一步詳細說明。
如
圖1、2所示，本實用新型由左、右電磁鐵1、5，作為驅動體的銜鐵2，彈簧3，移動本體4，高精度鋼珠6組成，其中電磁鐵1、5中的電磁鐵線圈7的外殼固連於移動本體2兩側，呈相互對稱結構，作為驅動體的銜鐵2裝在電磁線圈7和彈簧3中；由於電磁鐵線圈7與移動本體4固連時，使彈簧3產生一定壓縮量，保證銜鐵2在彈簧3單獨作用下，始終與移動本體4接觸連接；所述移動本體4的底面四角對稱地安裝有4個高精度鋼球6；所述左、右電磁鐵1、5的軸線與水平面平行，所述鋼球6安裝在一個平面內。
本實用新型微移動原理如下電磁鐵線圈7通電後，便產生一個電磁力，銜鐵2在這個電磁力作用下向左移動，直到碰到電磁線圈7為止，同時壓縮彈簧3；當去掉電磁鐵1電後，銜鐵2便在彈簧3力的作用下以一定速度向右移動，最終碰撞到移動本體4上，根據動量及動能守恆原理，本實用新型便向右移動，連續控制左側電磁鐵1，本實用新型便向右實現直線微移動。同理，控制右側電磁鐵5，本實用新型便向左實現直線微移動。
本實用新型在中科院先進位造技術基地課題實驗中，經過測試，其最小位移量可達到0.8μm。
權利要求1.一種直線微移動機器人，其特徵在於由左、右電磁鐵(1、5)、作為驅動體的銜鐵(2)、彈簧(3)、移動本體(4)、鋼珠(6)組成，其中電磁鐵(1、5)中的電磁鐵線圈(7)的外殼固連於移動本體(2)兩側，呈相互對稱結構，作為驅動體的銜鐵(2)裝在電磁線圈(7)和彈簧(3)中；彈簧(3)由於電磁鐵線圈(7)與移動本體(4)固連時，使其產生一定壓縮量，保證銜鐵(2)在彈簧(3)單獨作用下，始終與移動本體(4)接觸連接，所述移動本體(4)的底面四角，對稱地安裝有鋼球(6)。
2.按照權利要求1所述的微移動機器人，其特徵在於所述左、右電磁鐵(1、5)分別安裝，相互同軸。
3.按照權利要求1所述的微移動機器人，其特徵在於所述左、右電磁鐵(1、5)的軸線與水平面平行，所述鋼球(6)安裝在一個平面內。
專利摘要本實用新型涉及一種直線微移動機器人。它由左、右電磁鐵、作為驅動體的銜鐵、彈簧、移動本體、鋼珠組成,其中電磁鐵中的電磁鐵線圈的外殼固連於移動本體兩側呈相互對稱結構,作為驅動體的銜鐵裝在電磁線圈和彈簧中;彈簧由於電磁鐵線圈與移動本體固連時,使其產生一定壓縮量,保證銜鐵在彈簧單獨作用下,始終與移動本體接觸連接,所述的移動本體的底面四角,對稱地安裝有鋼球。本實用新型結構簡單,運動原理獨特、易實現,運動精度高,造價低廉。
文檔編號B25J11/00GK2465895SQ0121184
公開日2001年12月19日 申請日期2001年2月27日 優先權日2001年2月27日
發明者李小凡, 姚辰, 王 忠, 原培章 申請人:中國科學院瀋陽自動化研究所