1.本发明涉及微型机器技术领域，具体涉及一种具有双稳态刚性结构的共振型双向移动微型机器。
背景技术：
2.随着现代科技的不断发展，在航天航空、农业、医学等各类领域对微型机器提出了更高的要求，科学技术的不断进步使得研究人员着力于开发各类别微型机器。微型机器具有体积小、重量轻、推重比大、灵活度高等优点，可在狭小空间或者恶劣环境下工作，其中微型爬行机器人因其结构简单，驱动方法简单，运动速度快而得到了大量的关注，在地址勘探、管道检测等方面取得了广泛的应用，并发挥着日益重要的作用。但大多数的微型爬行机器人在大尺度范围内使用多个驱动器或者电机来实现转向能力和爬行往返运动，并且结构尺寸大，驱动复杂，极大地限制了其应用。
技术实现要素：
3.为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有双稳态刚性结构的共振型双向移动微型机器，利用共振结构进行移动驱动，同时该微型机器具有驱动简单、体积小、结构紧凑的特点。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种具有双稳态刚性结构的共振型双向移动微型机器，包括外壳1，与外壳1过盈滑槽配合安装的顶盖2，与外壳1底部凹槽装配并穿出外壳1底部的一体式多腿结构4，布置于一体式多腿结构4上部并与外壳1连接的双稳态触发杆5，绕于双稳态触发杆5上的线圈6，安装在双稳态触发杆后端的永磁体7，黏贴于顶盖2前端空腔内的压电共振单晶片8，压电共振单晶片8与一体式多腿结构4接触，一体式多腿结构4为双稳态刚性结构，由多组平行的支腿组成，支腿中部由柔性铰链组连接；双稳态触发杆5的下表面与一体式多腿结构4的上端相扣，对绕于双稳态触发杆5的线圈6通以脉冲激励，由于电磁感应，绕于双稳态触发杆5上的线圈6受到永磁体7的电磁力驱动，对双稳态触发杆5输出脉冲力，撞击一体式多腿结构4的上端相扣部分，脉冲力作用于一体式多腿结构4的多个柔性铰链组将一体式多腿结构4推动到另一个稳态，在不同的稳态下分别通以频率与一体式多腿结构4的固有频率相同的周期性电压驱动压电共振单晶片8，通过压电效应使与地面倾斜接触的一体式多腿结构4共振，一体式多腿结构4在不同的稳态下与地面接触角不同，并且一个稳态下接触角为锐角，另一个稳态下接触角为钝角，在不同的稳态下驱动压电共振单晶片8，共振型双向移动微型机器向相反的方向移动。
6.在未对绕于双稳态触发杆5上的线圈6通电的情况下，一体式多腿结构4中每组平行支腿后端与地面的接触夹角小于90
°
，此时对压电共振单晶片8施加频率与一体式多腿结构4结构固有频率相等的周期性电压激励，一体式多腿结构4与压电共振单晶片8共振，多组平行支腿受到地面的支持力和向前的动摩擦力，共振型双向移动微型机器向前移动，对绕
于双稳态触发杆5上的线圈6通以脉冲电流激励后，线圈6受到永磁体7向前的电磁脉冲力，此电磁脉冲力作用于一体式多腿结构4的多个柔性铰链组并使其弯折向另一个结构稳态，在另一个结构稳态下一体式多腿结构4中每组平行支腿后端与地面的接触夹角大于90
°
，此时对压电共振单晶片8施加频率与一体式多腿结构4结构固有频率相等的周期性电压激励，一体式多腿结构4与压电共振单晶片8共振，多组平行支腿受到地面的支持力和向后的动摩擦力，共振型双向移动微型机器向后移动；一体式多腿结构4在两个稳态下的支腿与地面夹角不同，在共振驱动下移动方向相反。
7.一体式多腿结构4为双稳态刚性结构，由五组平行的支腿组成，包括第一支腿9-1、第二支腿9-2、第三支腿9-3、第四支腿9-4、第五支腿9-5，第一支腿9-1中部由第一柔性铰链组10连接，第二支腿9-2中部由第二柔性铰链组11连接，第三支腿9-3中部由第三柔性铰链组12连接，第四支腿9-4中部由第四柔性铰链组13连接，第五支腿9-5中部由第五柔性铰链组14连接。
8.外壳1、顶盖2、双稳态触发杆5、一体式多腿结构4均使用轻型增材制造材料为原料，采用3d打印一体成型。
9.顶盖2与外壳1通过螺栓3连接。
10.和现有技术相比，本发明具有如下优点：
11.1、本发明仅采用一个压电共振单晶片交变通电下的共振来驱动一体式多腿结构移动，压电共振单晶片的物理性质稳定，实现共振的固有频率不随驱动时间变化，故驱动简单，驱动精度高，响应快，结构工作寿命长。
12.2、本发明仅依赖电磁感应即可以通过对双稳态结构的调整，实现一体式多腿结构两个稳态的相互转化，在不同稳态下与地面接触角不同，以完成不同稳态下的相反方向运动。
13.3、本发明通过增材制造加工与表面处理，设计了特定的一体式多腿结构、顶盖和外壳，采取3d打印工艺一体成型，相比传统机器单元易于制造和安装。
14.4、本发明结构紧凑、体积小、质量轻、易于加工装配，具有良好的应用前景。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图。
16.图2为本发明的爆炸示意图。
17.图3为本发明的具有双稳态的一体式多腿结构局部示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细说明：
19.如图1和图2所示，本发明一种具有双稳态刚性结构的共振型双向移动微型机器，包括外壳1，与外壳1过盈滑槽配合安装的顶盖2，连接外壳与顶盖的螺栓3，与外壳1底部凹槽装配并穿出外壳1底部的一体式多腿结构4，布置于一体式多腿结构4上部并与外壳1连接的双稳态触发杆5，绕于双稳态触发杆5上的线圈6，安装在双稳态触发杆后端的永磁体7，黏贴于顶盖2前端空腔内的压电共振单晶片8，压电共振单晶片8与一体式多腿结构4接触，一体式多腿结构4为双稳态刚性结构，本实施例由五组平行的支腿组成，包括第一支腿9-1、第
二支腿9-2、第三支腿9-3、第四支腿9-4、第五支腿9-5，第一支腿9-1中部由第一柔性铰链组10连接，第二支腿9-2中部由第二柔性铰链组11连接，第三支腿9-3中部由第三柔性铰链组12连接，第四支腿9-4中部由第四柔性铰链组13连接，第五支腿9-5中部由第五柔性铰链组14连接。
20.如图2所示，双稳态触发杆5的下表面与一体式多腿结构4的上端相扣，对绕于双稳态触发杆5的线圈6通以脉冲激励，由于电磁感应，绕于双稳态触发杆5上的线圈6受到永磁体7的电磁力驱动，对双稳态触发杆5输出脉冲力，撞击一体式多腿结构4的上端相扣部分，将一体式多腿结构4推动到另一个稳态，在不同的稳态下分别通以频率与一体式多腿结构4的固有频率相同的周期性电压驱动压电共振单晶片8，通过压电效应使与地面倾斜接触的一体式多腿结构4共振，一体式多腿结构4在不同的稳态下与地面接触角不同，并且一个稳态下接触角为锐角，另一个稳态下接触角为钝角，在不同的稳态下驱动压电共振单晶片8，共振型双向移动微型机器向相反的方向移动。
21.如图3所示，在未对绕于双稳态触发杆5上的线圈6通电的情况下，一体式多腿结构4的五组平行支腿后端均与地面的接触夹角小于90
°
，此时对压电共振单晶片8施加频率与一体式多腿结构4结构固有频率相等的周期性电压激励，一体式多腿结构4与压电共振单晶片8共振，五组平行支腿9-1、9-2、9-3、9-4、9-5受到地面的支持力和向前的动摩擦力，共振型双向移动微型机器向前移动，对绕于双稳态触发杆5上的线圈6通以脉冲电流激励后，线圈6受到永磁体7向前的电磁脉冲力，此电磁脉冲力作用于第一柔性铰链组10、第二柔性铰链组11、第三柔性铰链组12、第四柔性铰链组13、第五柔性铰链组14并使其弯折向另一个结构稳态，在另一个结构稳态下一体式多腿结构4的五组平行支腿后端均与地面的接触夹角大于90
°
，此时对压电共振单晶片8施加频率与一体式多腿结构4结构固有频率相等的周期性电压激励，一体式多腿结构4与压电共振单晶片8共振，五组平行支腿9-1、9-2、9-3、9-4、9-5受到地面的支持力和向后的动摩擦力，共振型双向移动微型机器向后移动。一体式多腿结构4在两个稳态下的支腿与地面夹角不同，在共振驱动下移动方向相反。
22.外壳1、顶盖2、双稳态触发杆5、一体式多腿结构4均使用轻型增材制造材料为原料，采用3d打印一体成型。如采用的轻型增材制造材料如碳纤维、尼龙和abs塑料等。