[發明專利]一種氣動仿生軟體爬行機器人

在審

• 申請號: 201810237299.0
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108263504A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 劉海成
• 申請（專利權）人: 劉海成
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02;B25J11/00;B62D57/024;F16L55/38
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

本發明公開了一種氣動仿生軟體爬行機器人，其由拉伸致動器和中段連接器粘結固定而成，拉伸致動器下部對稱分布有楔形足，楔形足上粘結有仿生腳墊。拉伸致動器本體內部包括相互獨立封閉的三路氣道，分為靠近上部的上氣道，以及下部的左氣道與右氣道，每一氣道都包含若干相互間隔的主氣室與次氣室，互相連通。本發明仿生軟體機器人，一方面通過內部氣室的結構設計，利用氣壓調節實現各種運動；另一方面在材料表面構筑具有方向性傾角的剛毛，減小前進方向摩擦，增大反方向抓地力，提高適用性。本發明機器人有效解決了傳統軟體爬行機器人爬行阻力大，易滑脫，制作復雜，靈活性較差的問題。

技術領域

本發明涉及軟體機器人的技術領域，更確切的說是一種能實現多重運動的新型仿生爬行軟體機器人，并通過仿生腳墊的方向性剛毛解決爬行過程中抓地力不足，與接觸面易滑脫等問題。

背景技術

目前，以剛性結構為主的傳統機器人在工業、農業和醫療等各領域得到了廣泛的應用與發展，但仍然存在結構復雜、靈活度有限、適應性較差等問題。近年來隨著仿生技術與智能材料的不斷發展，軟體機器人作為一個新的研究方向吸引了各國研究者的目光。由于軟體機器人本體采用軟材料或柔性材料加工而成，因而能在極大范圍內改變自身的形狀與尺寸，適應不同的外加載荷與環境阻礙；通過擠壓、收縮等方式穿過狹窄的縫隙與孔洞，適應各種崎嶇、不規則的復雜環境，具有運動靈活多變的特點，因此，在工業、軍事、醫療、救援等領域有著巨大的應用與發展前景。

發明內容

本專利申請通過對蠕蟲運動以及瓶子草內壁的倒刺表面的仿生研究，設計提出一種新型的仿生軟體機器人，一方面通過內部氣室的結構設計，利用氣壓調節實現各種運動；另一方面在材料表面構筑具有方向性傾角的剛毛，減小前進方向摩擦，增大反方向抓地力，提高適用性。本發明設計的一種新型爬行軟體機器人，能夠有效解決傳統軟體爬行機器人爬行阻力大，易滑脫，制作復雜，靈活性較差的問題。

本發明設計的氣動仿生軟體機器人主要分為前拉伸致動器(1)、中段連接器(2)和后拉伸致動器(3)，中段連接器(2)粘結在前拉伸致動器(1)和后拉伸致動器(3)之間；前拉伸致動器(1)與后拉伸致動器(3)的結構相同。氣動仿生軟體機器人的前后兩段主要的功能組件為拉伸致動器，允許獨立控制軟體機器人前后段屈曲。拉伸致動器本體內部包括相互獨立封閉的三路氣道，分為靠近上部的上氣道，以及下部的左氣道與右氣道，每一氣道都包含若干相互間隔的主氣室與次氣室，互相連通。拉伸致動器下部對稱分布有楔形足，楔形足上粘結有仿生腳墊。

更詳細地說，前拉伸致動器(1)本體內部包括相互獨立封閉的三路氣道，分為靠近上部的第一氣道(11)，以及下部的第二氣道(12)與第三氣道(13)；中段連接器(2)的本體上設有第四氣道(21)、第五氣道(22)和第六氣道(23)；后拉伸致動器(3)本體的內部設有相互獨立的三路氣道，按順時針依次為第七氣道(31)、第八氣道(32)和第九氣道(33)；每一氣道都包含若干相互間隔的主氣室與次氣室，互相連通。前段致動器(1)內的第一氣道、第二氣道、第三氣道分別與中段連接器(2)的第四氣道、第五氣道、第六氣道、以及后拉伸致動器(3)的第七氣道、第八氣道、第九氣道一一對應。

中段連接器(2)上方設有連接外部管路與氣泵以控制前后拉伸致動器的氣道氣壓的導氣連接頭(7)，實現多方向運動。

軟體機器人底部為楔形足，在楔形足底面粘結固定有仿生腳墊(4)，仿生腳墊(4)上構筑有方向性傾角的仿生剛毛，減小機器人與爬行表面在前行方向上的摩擦力，增大反向抓地力，提高機器人的通過適用性，其中足的形狀還可根據需要設計為圓柱狀，圓臺狀、長方體等形狀。