[發明專利]一種摩擦式移動軟機器人及其驅動方法

有效

• 申請號: 201910611615.0
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110525531B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 許明;何龍;陳國金
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了一種摩擦式移動軟機器人及其驅動方法。隨著人們越來越重視與非結構化環境的相互作用，機器人必須變得不那么僵硬和固定化。本發明一種摩擦式移動軟機器人，包括端部致動器、中間致動器和氣路部分。所述的端部致動器包括外殼體、端部座、彈簧、端部氣囊、第一限位環和墊塊。中間致動器設置在兩個端部致動器之間。中間致動器包括中間氣囊和第二限位環。所述的氣路部分包括氣源、換向閥、通斷閥和溢流閥。本發明通過交替改變機器人前端致動器和末端致動器與地面的摩擦系數，以及控制氣囊的充氣量來控制運動模式，使其可以實現平面內的前進后退，轉彎等運動。

技術領域

本發明屬于軟機器人技術領域，具體涉及一種摩擦式移動軟機器人及其驅動方法。

背景技術

機器人的使用已經成為工業生產和生活中不可或缺的產品，傳統意義上的機器人主要是以剛性結構為主，但是其剛性結構材料導致它無法適應復雜環境的變化，這也使得它自身存在一些體型龐大，安全性低等缺點。隨著人們越來越重視與非結構化環境的相互作用，機器人必須變得不那么僵硬和固定化。軟體機器人具有良好的柔性，能夠通過自身形變適應外部環境，能夠在空間狹小的環境中進行作業，在救援、探測方面表現出廣闊的應用前景。同時，軟體機器人具有良好的生物兼容性，不會對生物組織造成傷害，逐漸受到醫療工作者的關注。軟體機器人是新興的研究領域，相關研究仍處于起步階段。因此，開展軟體機器人理論與相關技術的研究對促進軟體機器人技術的發展和應用具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摩擦式移動軟機器人及其驅動方法。

本發明一種摩擦式移動軟機器人，包括端部致動器、中間致動器和氣路部分。所述的端部致動器包括外殼體、端部座、彈簧、端部氣囊、第一限位環和墊塊。兩個端部座并排設置在外殼體內，并與外殼體構成滑動副。兩個端部座之間、兩個端部座與外殼體的對應內側壁之間均通過彈簧連接。

所述的端部氣囊呈柱狀。端部氣囊上套置有依次間隔排列的多個第一限位環。端部氣囊的頂端與端部座固定。端部氣囊的底端與墊塊固定。端部致動器共有兩個。中間致動器設置在兩個端部致動器之間。中間致動器包括中間氣囊和第二限位環。中間氣囊呈柱狀。中間氣囊上套置有依次間隔排列的多個第二限位環。中間氣囊共有兩個。兩個中間氣囊并排設置。兩個中間氣囊的一端與其中一個端部致動器內的兩個端部座分別固定，另一端與另一個端部致動器內的兩個端部座分別固定。

所述的氣路部分包括氣源、換向閥、通斷閥和溢流閥。氣源的出氣口與溢流閥的進氣口及四個換向閥的進氣口連接。溢流閥的出氣口與外界環境連接。四個換向閥的回氣口與四個通斷閥的進氣口分別連接。通斷閥的出氣口與外界環境連通。第一個換向閥與其中一個端部致動器內的端部氣囊連通；第二個換向閥、第三個換向閥與兩個中間氣囊分別連通；第四個換向閥與另一個端部致動器內的端部氣囊連通。

進一步地，所述外殼體內壁的頂面固定有滑軌。兩個端部座的頂面均固定有滑塊。兩個滑塊均與滑軌構成滑動副。滑軌的軸線方向與兩個端部座的排列方向平行。

進一步地，所述的墊塊采用橡膠材料。

進一步地，本發明一種摩擦式移動軟機器人還包括控制器。四個換向閥的控制輸入接口與控制器的四個第一控制輸出接口分別通過繼電器連接。四個通斷閥與控制器的四個第二控制輸出接口分別通過繼電器連接。

進一步地，所述的氣源、換向閥、通斷閥、溢流閥均固定在其中一個端部致動器的外殼體上。

進一步地，所述的氣源、換向閥、通斷閥、溢流閥及控制器均設置在獨立的控制盒內。

進一步地，所述的換向閥采用型號為3V210-08的兩位三通電磁換向閥。通斷閥采用型號為2P025-06-08的兩位兩通電磁閥。

該摩擦式移動軟機器人的驅動方法包括直線驅動方法和轉向驅動方法。

直線驅動方法具體如下：