[發(fā)明專利]一種水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人及其制作方法

有效

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• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110465929B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 楊揚;王舜;邵文韞;鐘宋義;楊毅;彭艷;蒲華燕;謝少榮;羅均
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張德才

1.一種水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人，其特征在于：包括總氣道集成模塊、拉伸彎曲模塊和摩擦模塊；所述總氣道集成模塊包括內(nèi)部中空的基座，所述基座側壁上對稱開設有四個貫通的第一凹環(huán)，所述基座上方對稱穿設有四組管路，每組管路均包括兩個并列設置的第一氣管，每組管路的兩個第一氣管末端分別位于相同的一個所述第一凹環(huán)處，每組管路的兩個所述第一氣管頂端均連接有充放氣裝置；所述拉伸彎曲模塊包括內(nèi)部中空的軟硅膠圓柱體；所述軟硅膠圓柱體一端與所述摩擦模塊固定連接，另一端連接有圓形薄板；所述圓形薄板通過氣管保護殼穿設有兩個第二氣管，所述第二氣管與所述氣管保護殼之間設置有凸環(huán)固定件；每個所述第一凹環(huán)上均通過凸環(huán)固定件連接有一個所述拉伸彎曲模塊，位于第一凹環(huán)處的兩個第一氣管分別與位于圓形薄板上的兩個第二氣管密封連接；所述軟硅膠圓柱體外均勻環(huán)繞有多個凱夫拉纖維絲。

2.根據(jù)權利要求1所述的水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人，其特征在于：所述拉伸彎曲模塊內(nèi)設置有豎直的內(nèi)部應變限制層，所述內(nèi)部應變限制層兩端分別與所述圓形薄板和所述摩擦模塊固定連接，且所述內(nèi)部應變限制層將所述拉伸彎曲模塊內(nèi)部分割為兩個不連通的密閉腔體；兩個所述第二氣管穿過所述圓形薄板后分別位于所述內(nèi)部應變限制層兩側。

3.根據(jù)權利要求2所述的水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人，其特征在于：所述摩擦模塊包括一體成型的半圓部和矩形部，所述半圓部設置于所述矩形部上方，且所述矩形部與地面接觸的一側開設有空腔，所述空腔內(nèi)連接有摩擦足；所述空腔內(nèi)分別開設有與兩個密閉腔體連通的氣腔，所述氣腔位于所述摩擦足的內(nèi)側與所述空腔接觸處端。

4.根據(jù)權利要求3所述的水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人，其特征在于：所述摩擦足包括一體成型的矩形塊和弧形塊，所述弧形塊能夠在所述空腔內(nèi)伸縮。

5.根據(jù)權利要求1所述的水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人，其特征在于：所述第一氣管末端開設有第二凹環(huán)，所述第二氣管上開設有凸環(huán)；所述第一氣管末端與所述第二氣管通過第二凹環(huán)和凸環(huán)固定密封連接。

6.一種水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人制作方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一；按照順序把拉伸彎曲中模具放在拉伸彎曲下模具上，拉伸彎曲中模具底部固定在拉伸彎曲下模具的凹槽中，第一螺栓孔與拉伸彎曲下模具的凸耳上的第一孔對齊，用螺栓連接固定；

步驟二；把混合后的硅膠澆注到拉伸彎曲中模具內(nèi)部，拉伸彎曲中模具內(nèi)壁有水平凸環(huán)；

步驟三；把拉伸彎曲上模具放入裝有硅膠的拉伸彎曲中模具中，第二螺栓孔與第二孔對齊，用螺栓連接固定，待成型后拆除模具完成拉伸彎曲模塊制作；

步驟四；把摩擦模塊內(nèi)部3D打印板放在摩擦模塊模具底部上，摩擦模塊模具凸板用于形成空腔，由支架固定的長方形懸空板用于形成摩擦模塊的氣腔，進行3D打印，完成摩擦模塊制作；

步驟五；將制作完后的拉伸彎曲模塊和摩擦模塊組合，并將圓形薄板通入第二氣管并進行硅膠粘合，之后將拉伸彎曲模塊與總氣道集成模塊連接組裝。

7.根據(jù)權利要求6所述的水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人制作方法，其特征在于：所述拉伸彎曲下模具包括環(huán)形的下模具凹槽，所述下模具凹槽外側對稱設置有兩個下模具凸耳，所述下模具凸耳上開設有第一孔；所述拉伸彎曲中模具包括兩端開口的圓筒狀結構，所述圓筒狀結構內(nèi)壁上開設有多個水平凸環(huán)，所述圓筒狀結構兩端的外壁上分別設置有兩個中模具凸耳，位于所述圓筒狀結構一端的兩個所述中模具凸耳上開設有第二孔，位于所述圓筒狀結構另一端的兩個所述中模具凸耳上開設有第一螺栓孔；所述拉伸彎曲上模具包括兩個對稱設置的半圓柱塊，兩個所述半圓柱塊一端連接有圓形固定板，另一端分別連接有一個圓柱體，所述圓形固定板側壁上設置有兩個對稱的上模具凸耳，所述上模具凸耳上開設有第二螺栓孔。

8.根據(jù)權利要求6所述的水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人制作方法，其特征在于：所述摩擦模塊內(nèi)部3D打印板包括一體成型的矩形板和半圓板，所述矩形板遠離所述半圓板的一端開設有矩形凹槽；所述摩擦模塊模具包括一體成型的矩形底板和半圓底板，所述矩形底板和半圓底板邊緣上環(huán)設有凸緣，所述矩形底板上遠離所述半圓底板的凸緣上固定連接有兩個U型支架，所述U型支架一端與所述凸緣固定連接，另一端固定連接有兩個長方形懸空塊，所述長方形懸空塊位于所述矩形底板上，且所述長方形懸空塊與連接有U型支架的凸緣之間設置有摩擦模塊凸板。