一种基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106774293 A (43)申请公布日 2017.05.31

(21)申请号 201510805567.0(22)申请日 2015.11.20

(71)申请人哈尔滨工大天才智能科技有限公司

地址150000 黑龙江省哈尔滨市哈尔滨经开

区哈平路集中区松花路九号中国云谷软件园8号楼5层504室(72)发明人常琳(51)Int.Cl.

G05D 1/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页

()发明名称

一种基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法(57)摘要

本发明公开了一种基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，包括以下步骤：第一步：基于模态分析结果与模态叠加理论，对高阶振动模态进行截断，针对低阶模态的振型与频率构造了柔性足的多刚体有限自由度模型；第二步：基于Hertz接触理论与Coulomb摩擦理论建立了柔性足与行走表面的碰撞模型；第三步：搭建实验系统测量了碰撞引起的柔性足运动参数的变化，结合参数分析与综合，对碰撞模型参数进行了辨识。本发明的基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，移动机构利用柔性足的弹性变形和振动实现运动，在行走表面的约束作用下，柔性足在振动的同时会与行走表面发生碰撞，基体、柔性足与行走表面构成了一个碰撞振动系统。 C N 1 0 6 7 7 4 2 9 3 A CN 106774293 A

权 利 要 求 书

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1.一种基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：基于模态分析结果与模态叠加理论，对高阶振动模态进行截断，针对低阶模态的振型与频率构造了柔性足的多刚体有限自由度模型，实现了对无限自由度碰撞振动系统的降维处理；

第二步：基于Hertz接触理论与Coulomb摩擦理论建立了柔性足与行走表面的碰撞模型；

第三步：搭建实验系统测量了碰撞引起的柔性足运动参数的变化，结合参数分析与综合，对碰撞模型参数进行了辨识。

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说 明 书

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一种基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法

技术领域

本发明涉及一种机器人移动机构设计方法，具体涉及一种基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，属于智能电子产品技术领域。

[0001]

背景技术

如今机器人已经进入生活当中的各个领域，如用于农业生产的农药喷洒机器人、采摘机器人等，用于军事的排雷机器人、侦查机器人及无人战车等，以及用于空间探测的双臂机器人、用于医疗的心脏手术机器人、腔镜手术支援机器人，用于灾难救援的模块化可重构机器人、蛇形机器人、履带救援机器人、用于家庭服务的娱乐机器人、真空吸尘机器人及除草机器人等；随着技术的不断发展，机器人的发展趋于小型化、智能化，微小型机器人的特征尺度小，一般只有几个毫米到几十毫米，要在如此小的空间内，将致动器、执行器、传感器、控制器及能量供给系统、通信系统等高度集成，采用传统的方法难以实现。

[0002]

发明内容

[0003] （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碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，移动机构利用柔性足的弹性变形和振动实现运动，在行走表面的约束作用下，柔性足在振动的同时会与行走表面发生碰撞，基体、柔性足与行走表面构成了一个碰撞振动系统。[0004] （二）技术方案

本发明的基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，包括以下步骤：第一步：基于模态分析结果与模态叠加理论，对高阶振动模态进行截断，针对低阶模态的振型与频率构造了柔性足的多刚体有限自由度模型，实现了对无限自由度碰撞振动系统的降维处理；

第二步：基于Hertz接触理论与Coulomb摩擦理论建立了柔性足与行走表面的碰撞模型；

第三步：搭建实验系统测量了碰撞引起的柔性足运动参数的变化，结合参数分析与综合，对碰撞模型参数进行了辨识。[0005] （三）有益效果

与现有技术相比，本发明的基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，移动机构利用柔性足的弹性变形和振动实现运动，在行走表面的约束作用下，柔性足在振动的同时会与行走表面发生碰撞，基体、柔性足与行走表面构成了一个碰撞振动系统。具体实施方式

一种基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，包括以下步骤：

第一步：基于模态分析结果与模态叠加理论，对高阶振动模态进行截断，针对低阶模态的振型与频率构造了柔性足的多刚体有限自由度模型，实现了对无限自由度碰撞振动系统

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说 明 书

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的降维处理；

第二步：基于Hertz接触理论与Coulomb摩擦理论建立了柔性足与行走表面的碰撞模型；

第三步：搭建实验系统测量了碰撞引起的柔性足运动参数的变化，结合参数分析与综合，对碰撞模型参数进行了辨识。

[0007] 本发明的基于碰撞驱动的微小型机器人移动机构设计方法，移动机构利用柔性足的弹性变形和振动实现运动，在行走表面的约束作用下，柔性足在振动的同时会与行走表面发生碰撞，基体、柔性足与行走表面构成了一个碰撞振动系统。

[0008] 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。

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