[發明專利]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

• 申請號: 201910789145.7
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110465929B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（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

本發明公開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，涉及軟體機器人裝備技術領域，機器人結構主要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通過氣管與拉伸彎曲模塊一端連接，所述拉伸彎曲模塊另一端與摩擦模塊連接。本發明還公開一種水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人的制作方法，該方法采用配套的模具，進行組裝和澆注操作制成機器人各個模塊，再將各個模塊組合成機器人主體。采用本發明提供的制作方法制成的水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人，不僅具有很高的互換性，易于維修和更換，而且可以實現前行、后退、左右平移、轉彎等運動，便于控制。

技術領域

本發明涉及軟體機器人裝備技術領域，特別是涉及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。

背景技術

軟體機器人由于其靈活性、順應性和制造的直觀性，可以直接應用于仿生救援、類人輔助機器、和醫療器械等諸多領域。相對比傳統剛性機器人，軟體機器人利用自身的靈活性、柔韌性、可靠性、廉價性等在許多場合下得到應用。但是軟體機器人目前來說有些很大的技術難題：一方面，軟體機器人零件是不可替代的，而剛性機器人零件可以在需要的時候替換，并且軟體機器人的抗疲勞性并不是很高，容易損壞。另一方面，一般的軟體機器人的運動比較單一，而多自由度運動狀態下的軟體機器人又難以去精確控制。

發明內容

本發明的目的是提供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，以解決上述現有技術存在的問題，使其不僅具有很高的互換性，易于維修和更換，而且可以實現前行、后退、左右平移、轉彎等運動，便于控制。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人，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，相鄰兩個第一凹環在水平圓周方向間隔90°；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其中一個所述第一凹環處，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固定件；每個所述第一凹環上均通過凸環固定件連接有一個所述拉伸彎曲模塊，位于第一凹環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繞有多個凱夫拉纖維絲。相鄰兩個凱夫拉纖維絲間隔5mm水平纏繞在拔模后的軟硅膠圓柱體外壁上。

可選的，所述拉伸彎曲模塊內設置有豎直的內部應變限制層，所述內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，且所述內部應變限制層將所述拉伸彎曲模塊內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部應變限制層兩側。

可選的，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，所述空腔內連接有摩擦足；所述空腔內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側與所述空腔接觸處端。

可選的，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伸縮。

可選的，所述第一氣管末端開設有第二凹環，所述第二氣管上開設有凸環；所述第一氣管末端與所述第二氣管通過第二凹環和凸環固定密封連接。

本發明還提供一種水平三自由度模塊化軟氣動蠕蟲機器人制作方法，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；