[發明專利]一種可變形軟體機器人

有效

• 申請號: 201310295957.9
• 申請日: 2013-07-14
• 公開（公告）號: CN103317505A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 林佳杰
• 申請（專利權）人: 林佳杰
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體涉及一種可變形軟體機器人。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，機器人已廣泛應用于社會的各個領域，如工業、醫療、農業、軍事和救災等。傳統的機器人驅動方式，如輪式、腿式以及擺動游走等剛性驅動機構，在某些應用場合下顯示出特有的優點，但在管道檢修、醫療診治、廢墟搜救以及軍事偵察等非結構化環境應用場合下，由于作業環境狹窄、多變并且存在各種未知障礙，因此機器人的自主移動和越障實現相對困難，可能無法到達作業地點。從自然界無脊椎動物（如海參、烏賊等）能將剛性和柔性機能進行完美融合獲得啟發，設計基于無脊椎動物特性的軟體機器人成為有望突破仿生機器人研究瓶頸的新方法。軟體機器人主要由彈性基礎材料構成，依靠空間上的連續變形進行運動，理論上具有無限多運動自由度，其末端執行器能到達三維作業空間任意位置點，由于內部不含剛性結構，因此在穿越障礙物時，能最大限度地降低沖擊載荷和屈服抗力，減少本體損傷。軟體機器人能夠通過自身形狀變化來適應狹窄、多變的作業環境，這使得它們成為在管道檢測、人體醫療診治、廢墟搜救等非結構化應用場合中的理想選擇。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠連續變形，方便在非結構化場合應用，且行進和轉向靈活的可變性軟體機器人。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種可變形軟體機器人，包括兩個驅動單元以及連接兩個驅動單元的轉軸，所述驅動單元包括彈性殼體以及設于彈性殼體內的骨架，所述骨架包括若干流體細胞以及對等數量的驅動管，所述流體細胞頭尾相連圍成圈狀，所述流體細胞包括細胞壁以及設于細胞壁內的不可壓縮流體，所述驅動管設于流體細胞內側，所述驅動管跨接于相鄰的兩個流體細胞上，所述驅動管內設有磁流變液、用于促使磁流變液發生“固-液形態轉換”的微電磁裝置以及用于收發指令信息及控制微電磁裝置工作的控制器。

其中，所述彈性殼體側壁上設有負載裝置。

其中，所述流體細胞呈扁平狀，包括隆起的中部以及細薄的兩個連接端。

（三）有益效果

本發明相比較于現有技術，具有如下有益效果：

（1）本發明根據無脊椎動物運動的機理特性，利用多單元智能驅動材料在電磁場作用下的有序“固-液態形態轉換”，來模擬骨骼產生變體運動的機理，實現驅動機器人自主移動和柔性越障的目的。本發明依靠彈性材料空間上的連續變形進行運動，因此能到達三維作業空間任意位置點。

（2）本發明采用磁致流變體的非接觸式驅動方式實現機器人的驅動，無需專門的驅動裝置，有利于減小機器人本體的外形設計尺寸，盡可能小巧靈活。

（3）本發明采用獨立的兩個驅動單元并用轉軸連接，可輕松實現快速平穩行進以及靈活轉彎、越障等動作，動作執行效率高，驅動更加直接有效，具有高運動精度的特性。

附圖說明

圖1為本發明的可變形軟體機器人的驅動單元的結構示意圖。

圖2為本發明的可變形軟體機器人的整體結構示意圖。

圖3為本發明的可變形軟體機器人的流體細胞的結構示意圖。

圖4為本發明的可變形軟體機器人的驅動管的結構示意圖。

圖5為本發明的可變形軟體機器人的驅動單元的運動狀態圖一。

圖6為本發明的可變形軟體機器人的驅動單元的運動狀態圖二。

圖7為本發明的可變形軟體機器人的驅動單元的運動狀態圖三。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步的詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

如圖1至圖7所示的，一種可變形軟體機器人，包括兩個驅動單元1以及連接兩個驅動單元1的轉軸2，所述驅動單元1包括彈性殼體3以及設于彈性殼體3內的骨架，所述骨架包括若干流體細胞4以及對等數量的驅動管5，所述流體細胞4頭尾相連圍成圈狀，所述流體細胞4包括細胞壁401以及設于細胞壁401內的不可壓縮流體402，所述驅動管5設于流體細胞4內側，所述驅動管5跨接于相鄰的兩個流體細胞4上，所述驅動管5內設有磁流變液501、用于促使磁流變液501發生“固-液形態轉換”的微電磁裝置502以及用于收發指令信息及控制微電磁裝置工作的控制器503。所述彈性殼體3側壁上設有負載裝置（圖中未示出），由于在側壁上設置，不干涉機器人的運動，使得機器人能更好地執行任務。所述流體細胞4呈扁平狀，包括隆起的中部以及細薄的兩個連接端。