[发明专利]一种基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人

说明书

本发明涉及机器人领域，为了解决跳跃机器人的重量以及体积较大的问题，提供了一种基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人，包括：驱动部件、驱动控制部件以及储能部件，驱动部件形成为液晶弹性体，驱动控制部件与驱动部件相连，驱动控制部件用于控制驱动部件进行伸缩运动，储能部件与驱动部件可分离相连。利用驱动部件的液晶弹性材料的可逆性特性，通过驱动控制部件对驱动部件进行控制，使驱动部件进行自伸缩运动，并且驱动部件可以带动储能部件进行伸缩运动，当储能部件与驱动部件分离时，储能部件可以在自身的势能作用下，迅速恢复原来的形状，从而可以实现在无外驱动力的作用下进行连续跳跃，进而可以降低基机器人的重量以及体积。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人。

背景技术

基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人可应用于许多行业，例如制造业、工业、医疗等应用，现有的基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人一般均采用电动装置(如电动机、电磁铁)进行驱动，通过电动装置直接作用于弹性元件使其变形，从而储存弹性势能，随后靠弹性元件的弹性回复产生弹跳机器人跳跃，但是电动装置的重量较大，且体积也较为庞大，这会制约基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人的使用工况。

液晶弹性体(Liquid Crystalline Elastomer)，简称LCE，它是液晶(LiquidCrystalline)和弹性体(Elastomer)的结合体，因此LCE材料具有它们各自的优点：既有液晶的各向异性，也有橡胶的弹性。换句话说，LCE材料就是拥有液晶性质的橡胶，因此，温度、pH、电、湿度都可以使它发生形变，即在晶体的不同面，有不同性质如导电性、导热性等的差异，并且LCE材料形变在一定条件下的可逆性可达100％，这为基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人利用LCE材料进行驱动提供了启发。

发明内容

本发明为了解决基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人的重量以及体积较大的问题，提供了一种基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人。

根据本发明实施例的基于主动材料驱动的可连续跳跃机器人，包括：驱动部件、驱动控制部件以及储能部件，所述驱动部件形成为液晶弹性体，所述驱动部件适于进行自伸缩运动，当所述驱动部件收缩至极限时，所述驱动部件处于压缩状态，当所述驱动部件伸展至自然状态时，所述驱动部件处于伸展状态，所述驱动控制部件与所述驱动部件相连，所述驱动控制部件用于控制所述驱动部件进行伸缩运动，所述储能部件的下端与所述驱动部件的下端固定连接，所述储能部件的上端与所述驱动部件的上端可分离相连，当所述驱动部件处于伸展状态时，所述储能部件的上端与所述驱动部件的上端相连，且当所述驱动部件进行压缩运动时，所述驱动部件适于带动所述储能部件进行压缩，所述储能部件将形变能储存转化为势能，当所述驱动部件处于所述压缩状态时，所述驱动部件与所述储能部件分离，所述储能部件在势能作用下跳起，所述驱动部件在所述压缩状态与所述伸展状态之间交替切换，所述储能部件的上端与所述驱动部件的上端交替相连或分离，以控制所述储能部件的弹性势能与动能的转换进而实现机器人连续跳跃。

根据本发明的一个实施例，还包括：开关部件，所述开关部件与所述驱动部件固定连接，所述开关部件控制所述驱动部件与所述储能部件的连接与分离。

根据本发明的一个实施例，所述储能部件的内部设有驱动部件空腔，所述驱动部件空腔贯穿所述储能部件，所述驱动部件位于所述驱动部件空腔中，所述驱动部件适于在所述驱动部件空腔中进行伸缩运动，所述开关部件位于所述驱动部件的上端，当所述驱动部件处于所述伸展状态时，所述开关部件适于卡滞在所述储能部件的上端，当所述驱动部件处于压缩状态时，所述开关部件收缩，进入到所述驱动部件空腔中。