一種微型壓電水下推進機器人的製作方法

2024-03-02 10:25:15

本實用新型屬於機器人的技術領域，具體是涉及一種微型壓電水下推進機器人。

背景技術：

隨著製造產業的快速發展，國家提出了一系列的智能製造技術，其中主要以機器人開發和應用作為主要研究並且受到世界各國學者的廣泛關注。目前機器人的發展方向主要有工業機器人、農業機器人、家用機器人、醫用機器人、服務型機器人、空間機器人、水下機器人、軍用機器人等種類，但其中應用壓電疊堆作為驅動機構的機器人較少。

鑑於目前大量機器人自身的特點以及社會恆業對於機器人發展前景的看好，人們先後提出了幾種不同形式的機器人應用於管道、水下、飛行等環境中，諸如中國專利201010240870.8、201310589800.7或201510522760.3等，但效果均不夠理想。因此，提出本實用新型。

技術實現要素：

針對現有技術的上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種微型壓電水下推進機器人，主要利用壓電疊堆驅動伸縮變形輸出力的位移方式驅動機械腿移動，採用微位移放大機構的壓電驅動器，採用多機械腿組結構，不僅具有較穩定行走能力，且具有間斷噴射功能。

為達到上述目的，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種微型壓電水下推進機器人，包括機器人主體，所述機器人主體的前端連接有前進端端部，機器人主體的後端設有端蓋，所述的前進端端部安裝有驅動部件，所述驅動部件的上、下兩側均安裝有導塊，驅動部件的右側安裝有移動頂塊，所述的移動定位通過隔膜連接有活塞，所述的活塞安裝在機器人主體內；所述機器人主體內安裝有出口閥和進口閥，所述出口閥和進口閥位於活塞的後側，且出口閥和進口閥之間安裝滑塊，所述的機器人主體、進口閥、出口閥、活塞和滑塊形成一個腹腔，所述的導塊與前進端端部形成前進腔，所述的前進端端部設有進口，所述導塊的下方設有導管，所述的導管將前進腔和腹腔連通；所述的滑塊內設有延時機構，所述延時機構的上方安裝有第一換向閥和第二換向閥；所述端蓋設有凸臺，所述的凸臺上安裝有彈簧，所述的彈簧擠壓滑塊。

所述的驅動部件包括本體，所述的本體內設有壓電驅動疊堆，所述壓電驅動疊堆的上、下兩端均設有柔性鉸鏈，壓電驅動疊堆的四個角均設有第二L形放大機構，所述第二L形放大機構的一側設有第一L形放大機構，所述的第一L形放大機構與本體的內壁相鄰。

所述的第一換向閥包括第一閥芯、第一復位彈簧和第一定位鍵，所述的第二換向閥包括第二閥芯、第二復位彈簧和第二定位鍵；所述第一換向閥和第二換向閥底部連接有通向腹腔的通道b，第一閥芯和第二閥芯側向連通通道a2。

所述的延時機構包括延時機構主體，所述的延時機構主體上安裝有延時閥芯，所述延時閥芯的前端部設有連通球，所述的連通球設置有連接彈簧，所述延時閥芯的後端部連接有調節定位螺釘，所述延時機構主體的後端部設有堵塊，所述的調節定位螺釘位於堵塊內，所述的堵塊與延時機構主體形成延時腔，所述的延時腔內設有與延時閥芯垂直的延時板塊，所述的延時板塊連接有復位彈簧。

本實用新型的微型壓電水下推進機器人，與現有技術相比具有如下有益效果：

1、本實用新型以壓電驅動疊堆為動力源，通過兩個L型放大機構在不增加總體體積的前提下可大幅度提高腹腔內液體壓力以及輸出流體流量，並可提供較高間隙噴射能量；

2、滑塊內存在延時機構，在一個周期結束後通過緩慢控制第二換向閥的換向時間達到腹腔內液體壓力達到第一換向閥換向壓力之下為下一個周期運動做好準備；

3、利用通道從前進端端部的進口吸取液體並從底部排除，減少液體阻力。

附圖說明

圖1是本實用新型的剖面結構示意圖；

圖2是本實用新型中的驅動部件的結構示意圖；

圖3是本實用新型中的延時機構的剖面結構示意圖；

其中，1為前進端端部、2為驅動部件、201為第一L形放大機構、202為柔性鉸鏈、203為本體、204為第二L形放大機構、205為壓電驅動疊堆、3為導塊、4為移動頂塊、5為隔膜、6為出口閥、7為進口閥、8為活塞、9為密封圈一、10為腹腔、11為密封圈二、12為滑塊、13為延時機構、1301為連接彈簧、1302為連通球、1303為延時機構主體、1304為延時閥芯、1305為堵塊、1306為調節定位螺釘、1307為復位彈簧、1308為延時板塊、1309為延時腔、14為進口、15為彈簧、16為端蓋、17為前進腔、18為機器人主體、19為導管、20為第一換向閥、2001為第一閥芯、2002為第一復位彈簧、2003為第一定位鍵、21為第二換向閥、2101為第二定位鍵、2102為第二復位彈簧、2103為第二閥芯、a1為管路、a2為連通通道、b為通道。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護範圍並不限於此。

如圖1-3所示，本實用新型的微型壓電水下推進機器人，包括前進端端部1、導塊3、隔膜5通過螺釘串聯安裝於機器人主體18的前端，導塊3內部鑲嵌有移動頂塊4，移動頂塊4一端將驅動部件2擠壓在導塊3底部上，且在導塊3下方有導管19，將水從前進端端部1的進口,14流入腹腔10 內；移動頂塊4通過兩枚螺釘與隔膜5及活塞8連接，隔膜5通過螺釘與機器人主體18連接；前進端端部1上安裝有進口14，進口14與前進腔17相通；活塞8以及安裝於活塞8上的密封圈一9、機器人主體18、進口閥7、出口閥6、滑塊12以及安裝於滑塊12上的密封圈二11共同構成腹腔10；驅動部件2包括第一L形放大機構201、第二L形放大機構204、柔性鉸鏈202、外壁203以及壓電驅動疊堆205組成；機器人主體18的底端通過螺釘安裝有端蓋16，端蓋16凸臺處安裝有彈簧15與滑塊12擠壓安裝；滑塊12內鑲嵌著延時機構13、第一換向閥20和第二換向閥21。第一換向閥20主要包括第一閥芯2001、第一復位彈簧 2002和第一定位鍵2003，第二換向閥21主要包括第二閥芯2103、第二復位彈簧 2102和第二定位鍵2101；第一換向閥20和第二換向閥21底部連接有通向腹腔10的通道b，第一閥芯2001和第二閥芯2103主要側向連通通道a2。延時機構13內部主要有連接彈簧1301、連通球1302、延時機構主體1303、延時閥芯1304、堵塊1305、調節定位螺釘1306、復位彈簧1307，延時閥芯1304安裝於延時機構主體1303的孔道內，堵塊1305與延時機構主體1303形成延時腔1309，延時腔1309內設有與延時閥芯1304垂直的延時板塊1308，延時板塊1308連接有復位彈簧1307其前端頂著連通球1302並連通球擠壓連接彈簧1301，其後端受到調節定位螺釘1306的擠壓並中間擠壓復位彈簧1307，調節定位螺釘1306通過螺紋與堵塊1305連接安裝。

如圖1和3所示，驅動部件2在外部電壓的作用下，壓電驅動疊堆205開始收縮，經過第一L形放大機構202和第二L形放大機構204的位移放大，將產生橫向推力，並推動移動頂塊4、隔膜5及活塞8向左運動，腹腔10經過導管19從前進腔17處吸取液體，其容積增大、流體壓力減小，進而使進口閥7開啟、出口閥6關閉，流體由進口閥7進入腹腔10。與此同時，與腹腔10 相連通道b將液體輸入到第一換向閥20和第二換向閥21內，由於液體的壓力低於第一換向閥20和第二換向閥21的換向壓力使得側向連接通道a2關閉，此時壓電驅動疊堆205的輸出電壓降至一定值；隨著外部電壓的上升，腹腔10內的液體壓力也上升，將率先使第一閥芯2001向上移動連通側向連接通道a2。

如圖1和3所示，驅動部件2在換向外部電壓的作用下，壓電驅動疊堆205開始伸長，經過第一L形放大機構202和第二L形放大機構204的位移放大，將產生橫向推力，並推動移動頂塊4、隔膜5及活塞8向右運動，腹腔10經過管路a1將液體壓往側向連接通道a2，其容積減小、流體壓力增大，進而使進口閥7關閉、出口閥6開啟，流體由出口閥6進入滑塊12內的側向連接通道a2。與此同時，與腹腔10 相連通道b將液體輸入到第一換向閥20和第二換向閥21內，由於液體的壓力高於第一換向閥20和第二換向閥21的換向壓力使得側向連接通道a2開啟。隨著外部電壓的下降，腹腔10內的液體壓力也下降，滑塊12向左移動並觸發延時機構13，液體從導管19進入延時腔1309使延時閥芯1304的右邊液體壓力增大，由於第二閥芯2103在第二復位彈簧2102的作用下向下運動使延時閥芯1304左邊液體壓力減小，液體從右邊流入左邊其中延時閥芯1304與延時腔1309安裝間隙較小且在左端受到連接彈簧1301和連通球1302的共同作用，使得流體流速較小從而實現延時功能。

上述實施例僅用於解釋說明本實用新型的發明構思，而非對本實用新型權利保護的限定，凡利用此構思對本實用新型進行非實質性的改動，均應落入本實用新型的保護範圍。