[发明专利]一种基于微波能量传输微小型机器人的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人设计方法，具体涉及一种基于微波能量传输微小型机器人的设计方法，属于智能电子产品技术领域。

背景技术

微型机器人是指结构尺寸微小、器件精密，可进行微细操作的机器人，由于具有体积小，成本低，能够在极端环境和狭小空间内作业，并可以群体协作等特点，在一些军事和民用场合具有广阔的应用前景，例如使用微型管道机器人进入纵横交织、上下连通的大楼通风管道进行灾情现场考察、敌情侦察、或进入空间狭窄管状通道或缝隙行走进行检测，维修等作业；使用微型医疗机器人对人体、肠道等的无创诊疗等，因此对微小型机器人技术的研究是目前国际上的一个热点；尺寸的缩小使得微小型机器人的研究面临更大的挑战，更小的尺寸使得不能再以常规方式对机器人进行小型化；其中驱动器，传感器，控制驱动电路，能量供给等部分的微型化是该领域研究的关键；常规机器人能源供给一般采用有缆方式或者采用电池供电，采用有缆方式供电，对微型机器人来说，拖缆力与微机器人的牵引力相比是不可忽略的，严重影响微型机器人的作业性能，而采用电池供电的方式，由于电池随着体积的缩小，供电性能急剧下降，无法满足机器人持续作业的需求。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明提出了一种基于微波能量传输微小型机器人的设计方法，研究整流电路模型及阶跃阻抗共面带状线滤波器设计的基础上，进行了4~6GHZ整流天线的设计，仿真，制作和实验研究，验证了微波能量传输技术具有长时间供能，能量转换效率高，整流天线功率密度高等特点，并根据实验需要研制出微波能量发射系统，实现了利用微波能量传输系统驱动谐振机器人移动。

（二）技术方案

本发明的基于微波能量传输微小型机器人的设计方法，包括以下步骤：

第一步：采用八木天线和反射板天线的制作整流天线，提出阶跃阻抗共面微带滤波器，减少集总元件中寄生参数的影响，提高了整流天线整流效率，通过实验测试和分析验证了模型的正确性，以及设计的可行性及合理性；

第二步：研制用于微波能量传输实验的频率功率在4~6GHz范围内可调，最大输出功率为2W的微波发射系统，并具有简易的功率测量的功能；

第三步：完成用微波能量传输系统为谐振机器人供能的实验。

进一步地，所述第三步的实验中谐振机器人的最大移动速度为4.5cm/s。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明的基于微波能量传输微小型机器人的设计方法，研究整流电路模型及阶跃阻抗共面带状线滤波器设计的基础上，进行了4~6GHZ整流天线的设计，仿真，制作和实验研究，验证了微波能量传输技术具有长时间供能，能量转换效率高，整流天线功率密度高等特点，并根据实验需要研制出微波能量发射系统，实现了利用微波能量传输系统驱动谐振机器人移动，验证了微波能量传输方案在微小型机器人领域上应用的可行性和优越性。

具体实施方式

一种基于微波能量传输微小型机器人的设计方法，包括以下步骤：

第一步：采用八木天线和反射板天线的制作整流天线，提出阶跃阻抗共面微带滤波器，减少集总元件中寄生参数的影响，提高了整流天线整流效率，通过实验测试和分析验证了模型的正确性，以及设计的可行性及合理性；

第二步：研制用于微波能量传输实验的频率功率在4~6GHz范围内可调，最大输出功率为2W的微波发射系统，并具有简易的功率测量的功能；

第三步：完成用微波能量传输系统为谐振机器人供能的实验。

其中，所述第三步的实验中谐振机器人的最大移动速度为4.5cm/s。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。