CN105598959A 说明书 1/3页 基于电活性聚合物的仿生变形环节机器人 技术领域 [0001] 本发明涉及仿生机器人领域的仿生变形环节机器人，具体地，涉及一种基于电活 性聚合物的软体仿生环节机器人。 背景技术 [0002]近来，为解决复杂的工程学问题，人类不断模仿自然界的智慧，仿生学正日益发 展。作为生物界中最早能在陆地上灵活运动的动物之一，蚯蚓等环节动物的波动运动方式 在生物学上正受到广泛关注，然而对于这种简单而有效的运动方式的仿生学研究还处于起 步阶段。环节动物的同律分节显著提高了其运动能力且有利于仿生机器人的模块化。环节 动物通过环肌与纵肌的舒张配合运动，其柔软的身体使得在极端环境中的运动成为可能。 基于这些运动特点，仿生环节机器人适合在救灾机器人及工业检测领域的应用，已经成为 当前研究的一个重要方向。 [0oo3]经过现有技术的文献搜索发现，意大利比萨圣安娜高等学校的A.Menciassi等人 在其论文“A SMA Actuated Artificial Earthworm”中介绍了一种基于记忆合金(SMA)驱 动器的仿生环节机器人，其制作通过在弹簧骨架中嵌入多个由SMA驱动器组成的运动环节 来完成。预制的骨架限制了机器人环节的数量，使得在实际应用中无法通过减少环节的方 式以运动速度换取更小的体积。SMA驱动器本质是合金，其刚性特征限制了机器人在极端环 境中缩小体积穿越障碍的能力。SMA驱动器的反应时间较长，使机器人的移动速度最高只能 达到0.22mm/s。此外，在硅胶囊中植入SMA微弹簧制作SMA驱动器的过程需要精细加工，增加 了机器人的制备难度。 发明内容 [0004]针对上述现有技术中的缺陷，本发明的提供一种基于电活性聚合物的仿生变形环 节机器人，模仿蚯蚓运动，使其能够在实际应用中灵活增减环节，身体有一定的缩放限度可 改变体积穿越障碍物，具有较高的移动速度，且制备更为简便。 [0005] 为实现以上目的，本发明所采用的技术方案如下： [0006]一种基于电活性聚合物的仿生变形环节机器人，包括依次相连接的多个纵肌和环 肌，每个纵肌的四角设置有四个延伸部位，所述延伸部位连接所述纵肌两侧的环肌，每个环 肌的两侧固定一组刚毛和一组配重。 [007]所述纵肌和环肌均为可径向运动的8字形电活性聚合物驱动器，利用8字形结构能 够在高电压下发生明显的形变特性，实现纵肌的轴向运动：所述环肌的四角设置有和纵肌 的延伸部位相契合的缺口，在电压驱动下，发生高度变化：所述刚毛为两簇竖直向下的刷 毛，固定在环肌两侧，其长度为在环肌舒张到最低点时正好触地为准：所述配重固定在环肌 四角缺口旁边，利用其自身重量使环肌不会在纵肌舒张时发生转动。 [0008]在所述纵肌和环肌上分别加上周期相同相位不同的高电压，当一个环肌与地面摩 擦力最大时，另一个环肌与地面摩擦力最小，同时纵肌纵向舒张，使得机器人向固定方向运 3