[發明專利]一種高適應性的新型自變形模塊化軟體機器人

有效

• 申請號: 201710742703.5
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107498538B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 朱延河;張宇;別東洋;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高志光

一種高適應性的新型自變形模塊化軟體機器人，它涉及一種機器人，以解決現有剛性模塊化機器人剛度大，導致自身變形困難，適應性差，以及現有軟體機器人要么腔體復雜，但是功能單一，要么需要手動使得模塊斷開連接實現可重構的問題，它包括彈性變形體及兩個連接件，兩個連接件分別布置在彈性變形體的相對兩端，每個所述連接件包括殼體蓋、殼體、球形磁鐵、彈性固定體、彈性連接件和氣管外接件；殼體內腔布置有球形磁體，殼體蓋、殼體和彈性固定體埋入彈性連接件內腔，彈性固定體與彈性連接件固接，彈性體固定體和彈性連接件上設有連通殼體內腔的通氣管，彈性變形體與彈性連接件固接。本發明用于制作軟體機器人。

技術領域

本發明涉及一種機器人，具體涉及一種高適應性的新型自變形模塊化軟體機器人。

背景技術

機器人已廣泛應用于軍事、工業、科學探測、救災等諸多領域。傳統機器人一般由剛性模塊通過運動副連接構成，每個運動副提供一個或多個平動自由度或轉動自由度。所有運動副的運動組合形成機器人末端執行器的工作空間，這種機器人具有運動精確的優點，但結構的剛性使其環境適應性較差，在狹窄空間內的運動受到限制，無法通過尺度小于機器人尺度或形狀復雜的通道，這些缺點制約了剛性機器人在某些領域的應用，如軍事偵查時出于隱蔽性考慮希望偵察機器人能鉆過墻縫、門縫等尺寸小，形狀復雜的通道；礦難、震災救援中要求機器人能夠深入廢墟進行探測；科學探測時經常要求機器人進入開口狹窄的空間等。近年來，研究者以軟體動物為原型，提出了軟體機器人，它是一類新型的仿生連續體機器人，軟體機器人模仿自然界中的軟體動物，大部分可承受大應變的柔軟材料制成，具有無限多自由度、連續變形能力和對壓力的低阻抗性。但是現有軟體機器人，有的是腔體復雜，但是功能單一，模塊化軟體的特性顯現不足，還有的模塊化軟體大部分都是可重構，需要手動使得模塊斷開連接，操作繁瑣。

發明內容

本發明是為解決現有剛性模塊化機器人剛度大，導致自身變形困難，適應性差，以及現有軟體機器人要么腔體復雜，但是功能單一，要么需要手動使得模塊斷開連接實現可重構的問題，進而提供一種高適應性的新型自變形模塊化軟體機器人。

本發明的一種高適應性的新型自變形模塊化軟體機器人包括彈性變形體及兩個連接件，兩個連接件分別布置在彈性變形體的相對兩端，每個所述連接件包括殼體蓋、殼體、球形磁鐵、彈性固定體、彈性連接件和氣管外接件；殼體一端通過殼體蓋封閉，殼體內腔布置有球形磁鐵，殼體的另一端布置有與殼體連接為一體的彈性固定體，殼體蓋、殼體和彈性固定體埋入彈性連接件內腔，彈性固定體與彈性連接件固接，彈性體固定體和彈性連接件上設有連通殼體內腔的通氣管，殼體上設有連通彈性連接件內腔的透氣孔；

彈性變形體與彈性連接件固接，彈性變形體內設有向彈性連接件延伸的三個驅動內腔，三個驅動內腔沿同一圓周均布設置，三個驅動內腔上各設有一個外接氣管。

本發明與現有技術相比的有益效果是：本發明高適應性的新型自變形模塊化軟體機器人是將機器人設計成多個模塊，每個模塊具有獨立完整的功能，模塊之間又可以根據工作的需要有機地組合，從而提高軟體機器人的功能。彈性固定體、彈性連接件和彈性變形體具有彈性，可以承受極大的擠壓力，容易自變形，適應能力強，工業操作更安全，模塊采用均一構型，可實現多模塊連接；模塊采用氣動，可自主實現構型變化，直接控制氣動，實現自動斷開連接從而改變構型，同時完成變形后的運動能力；不同構型機器人可以通過對接，形成更加豐富的構型，靈活性好，仿生運動形式多樣，能完成復雜任務；相比其他軟體機器人，有的是腔體復雜，但是功能單一，這就凸顯了本發明模塊化軟體的特點。

彈性變形體具有三個中心線呈120度的驅動氣腔，可以形成全方向的扭轉運動。與硬質材料構成的超冗余度機器人相比，對壓力有很小的阻抗，可以通過柔順變形的方式與障礙物相容，這樣可以大幅度降低接觸力，從而使軟體機器人可以搬運柔軟或易碎的物品。

本發明通過氣動驅動，主動變形使機器人處于不同的形態并實現運動，主動變形與被動變形相結合，機器人可以擠過比自身常態尺寸小的縫隙，進入傳統機器人無法進入的空間。