[发明专利]基于介电弹性体驱动器和静电吸附的爬壁机器人及方法

权利要求书

1.一种基于介电弹性体驱动器和静电吸附的爬壁机器人的控制方法，

基于介电弹性体驱动器和静电吸附的爬壁机器人，包括介电弹性体驱动器(1)、静电吸附脚掌(4)；

两个介电弹性体驱动器(1)采用并排布置，中间通过保持架(2)连接；

两个介电弹性体驱动器(1)的前后两端分别通过万向铰链(5)连接对应的静电吸附脚掌(4)；

所述两个介电弹性体驱动器(1)的前后两端分别通过万向铰链(5)连接对应的静电吸附脚掌(4)，分别形成左前足(4A)、右前足(4B)、右后足(4C)、左后足(4D)；

其特征在于，两个介电弹性体驱动器(1)采用周期为T的正弦电压驱动，四个静电吸附脚掌(4)分为两组分别采用周期为T的方波进行控制，其中左前足(4A)和右前足(4B)为一组并定义为前脚，右后足(4C)和左后足(4D)为另外一组并定义为后脚；爬行过程为：

在0到T/2这半个周期内，增大后脚的驱动电压并保持前脚的驱动电压不变，与此同时将周期为T的正弦电压施加到两个介电弹性体驱动器(1)上，介电弹性体驱动器(1)在电压作用下产生伸长运动，由于前脚的驱动电压低于后脚，因此前脚的静电吸附力小于后脚，在介电弹性体驱动器(1)的推动下，前脚向前运动，而后脚保持位置不变；

在T/2到T半个周期内，交换前脚和后脚之间的驱动电压，此时前脚的静电吸附力大于后脚，由于介电弹性体驱动器(1)的驱动电压处于下降状态，介电弹性体驱动器(1)长度变短，使得后脚往前爬行；

实现原地转弯时，两个介电弹性体驱动器(1)采用周期为T的正弦电压驱动，静电吸附脚掌分为两组分别采用周期为T的方波进行控制，其中左前足(4A)和右前足(4B)为一组并定义为前脚，右后足(4C)和左后足(4D)为另外一组并定义为后脚；原地转弯过程为：

在0到T/2这半个周期内，增大右前足(4B)和左后足(4D)的驱动电压并保持脚左前足(4A)和右后足(4C)的驱动电压为0，与此同时将周期为T的正弦电压施加到两个介电弹性体驱动器上，驱动器在电压作用下产生伸长运动，由于右前足(4B)和左后足(4D)存在静电吸附力而左前足(4A)和右后足(4C)没有静电吸附力，在介电弹性体驱动器的推动下，左前足(4A)和右后足(4C)向相反的方向移动；

在T/2到T半个周期内，将一个恒定的电压施加到左前足(4A)和右后足(4C)，并将右前足(4B)和左后足(4D)的电压降为0，此时左前足(4A)和右后足(4C)的静电吸附力大于右前足(4B)和左后足(4D)，由于介电弹性体驱动器的驱动电压处于下降状态，介电弹性体驱动器长度变短，使得右前足(4B)和左后足(4D)往相反的方向移动，从而实现原地转弯。

2.根据权利要求1所述的基于介电弹性体驱动器和静电吸附的爬壁机器人的控制方法，其特征在于，在墙面上爬行时，先将一个恒定的电压施加到每个静电吸附脚掌上，从而保证基于介电弹性体驱动器和静电吸附的爬壁机器人能够克服自重和负载吸附在墙面上。