[發明專利]一種基于關節式氣動軟體致動器驅動的仿蛙游動機器人

有效

• 申請號: 201711434588.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108128429B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 樊繼壯;于慶國;杜啟龍;閆旭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B63C11/00
• 分類號: B63C11/00;B25J11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

一種基于關節式氣動軟體致動器驅動的仿蛙游動機器人。本發明涉及一種仿蛙游動機器人，本發明為解決現有技術中仿蛙游動機器人本體機構的設計主要以剛性材料為主，其承載能力和運動精度較高，結構復雜，體積和重量偏大，難以實現機器的輕量化和小型化，推進過程受到阻力較大，降低了機器人運行過程的機動性，并且密封性不佳，易發生透水現象的問題，它包括機器人主軀干、機器人左前肢、機器人右前肢、機器人左后肢、機器人右后肢、氣動系統和電氣控制系統；機器人主軀干包括流線型上殼體、下殼體和多個主體軀干卡扣，氣動系統與機器人左前肢、機器人右前肢、機器人左后肢和機器人右后肢連通。本發明屬于機器人領域。

技術領域

本發明涉及一種仿蛙游動機器人，具體涉及一種基于關節式氣動軟體致動器驅動的仿蛙游動機器人，屬于機器人領域。

本發明涉及仿生機器人領域，尤其是以滑動推進方式運動的仿生游動機器人領域，通過使用剛、柔、軟材料，采用3D打印、模塑成型、粘合加工技術，使得本體機構融合剛、柔、軟材料的共同特性，即在保證足夠的承載能力和韌性，減輕機器人本體的重量，增強機器人的環境適應性的同時，使得機器人本體結構更加緊湊。并且主體軀干的流線型和后肢腳蹼的單向推水特性有助于減少機器人運動阻力，提高了機器人的機動性。

背景技術

水下機器人一直是機器人領域的研究熱點，其對人類開發和利用海洋資源、輔助人類完成水質勘探、完成軍事偵查等任務具有重要的意義。傳統剛性機器人可實現高效、精準的動作，而軟體機器人則是具備較強的環境適應性和人機交互安全性，因此結合剛性機器人和軟體機器人的共同優勢，研制一種具有剛柔軟特性的機器人本體有助于彌補各自缺陷、發揮各自優勢。青蛙是一種典型的兩棲動物，體形小巧，重量輕，具有復雜的骨骼肌結構。后肢強健，后肢長度在青蛙整個體長中占據的比例較大，使得其運動具有較強的爆發性。并且青蛙的軀干和肢體相對扁平，具有流線型，可以減少在水中游動時的阻力，同時其趾間有蹼，腳蹼面積較大，極大程度的增加了其游動時的推水面積。青蛙的生物學結構極其靈巧，是生物界首屈一指的以推進方式運行的游泳健將。綜上所述，結合剛、柔、軟材料各自優勢，以青蛙作為研究對象，研制一臺仿生游動機器人具有很大的現實意義和研究價值。

目前，仿蛙游動機器人本體機構的設計主要以剛性材料為主，其承載能力和運動精度較高，但結構較為復雜，體積和重量偏大，難以實現機器的輕量化和小型化。本體結構不易實現流線型，推進過程受到阻力較大，大大降低了機器人運行過程的機動性，并且密封性不佳，易發生透水現象。

發明內容

本發明為解決現有技術中仿蛙游動機器人本體機構的設計主要以剛性材料為主，其承載能力和運動精度較高，結構復雜，體積和重量偏大，難以實現機器的輕量化和小型化，推進過程受到阻力較大，降低了機器人運行過程的機動性，并且密封性不佳，易發生透水現象的問題，進而提供一種基于關節式氣動軟體致動器驅動的仿蛙游動機器人。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：它包括機器人主軀干、機器人左前肢、機器人右前肢、機器人左后肢、機器人右后肢、氣動系統和電氣控制系統；機器人主軀干包括流線型上殼體、下殼體和多個主體軀干卡扣，上殼體和下殼體通過多個主體軀干卡扣密封安裝于一體，機器人左前肢和機器人右前肢分別對稱安裝在機器人主軀干前端的兩側，機器人左后肢和機器人右后肢分別對稱安裝在器人主軀干后端的兩側，氣動系統和電氣控制系統安裝在流線型上殼體和下殼體之間，電氣控制系統與氣動系統連接，氣動系統與機器人左前肢、機器人右前肢、機器人左后肢和機器人右后肢連通。

本發明的有益效果是：

一、本發明提出了一種基于關節式氣動軟體致動器驅動的仿蛙游動的機器人，機器人本體機構采用剛、柔、軟材料融合制成，具有剛、柔、軟材料共同優勢，在保證肢體承載能力的同時，增強了其環境適應性。

二、本發明采用自主研發的關節式氣動軟體致動器作為機載驅動單元，其大大簡化了肢體機構，使得肢體結構更加緊湊、輕量。