[實(shí)用新型]一種串聯(lián)型的模塊化管道爬行軟體機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921494462.8
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN212203603U
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王念峰;陳必成;葛憲東;張憲民
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: F16L55/38
• 分類號: F16L55/38;F16L55/44;F16L101/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

本實(shí)用新型公開了一種串聯(lián)型的模塊化管道爬行軟體機(jī)器人，包括：氣動伸縮單元，所述氣動伸縮單元被設(shè)置為在充氣時僅能沿軸向延伸；氣動膨脹單元，通過連接部連接設(shè)置在所述氣動伸縮單元兩端，所述氣動膨脹單元被設(shè)置為在充氣時僅能沿徑向膨脹。本實(shí)用新型主要應(yīng)用場合是管道爬行，主要強(qiáng)調(diào)的是機(jī)器人模塊化的特點(diǎn)，具有更換方便、組裝靈活、功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)簡單、易操作等優(yōu)點(diǎn)，可以通過對模塊化組件較為簡單的選擇和串聯(lián)組裝，就能夠組合出多種多樣的機(jī)器人構(gòu)型，從而使機(jī)器人具有不同的功能，能夠較好地適應(yīng)多種多樣的工作環(huán)境和任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于機(jī)器人領(lǐng)域，涉及一種串聯(lián)型的模塊化管道爬行軟體機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅猛，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、太空探索、貨物運(yùn)輸、醫(yī)療手術(shù)、救災(zāi)救援和國防軍工等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了較高程度的自動化水平，在一定程度上節(jié)約了勞動力成本。但傳統(tǒng)的機(jī)器人大都由剛性機(jī)構(gòu)通過裝配組成，其具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、靈活度有限，安全性和人工交互性較差，環(huán)境適應(yīng)能力低等缺點(diǎn)。

在一些特殊的應(yīng)用場景下，例如對于一些易碎品或者較為柔軟的對象進(jìn)行抓取和搬運(yùn)的動作，或者是需要在一些崎嶇的不規(guī)則路面或者是狹窄的管道中進(jìn)行檢測工作的，傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人很難實(shí)現(xiàn)類似的任務(wù)，而軟體機(jī)器人在這樣的工況下就具有獨(dú)特的優(yōu)勢。相比于剛性機(jī)器人，軟體機(jī)器人具有柔度大，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，制造成本低和控制方便等優(yōu)勢。

為了使機(jī)器人具有更豐富的功能，適應(yīng)更多的應(yīng)用場景，模塊化機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。模塊化的概念最早在上世紀(jì)80年代就被提出，模塊化機(jī)器人最重要的組成部分就是結(jié)構(gòu)簡單、 功能各具特色的可更換單元，可以根據(jù)不同的任務(wù)需求或工作場合來搭配不同的模塊，從而賦予機(jī)器人不同的功能特點(diǎn)。

模塊化軟體機(jī)器人既具有模塊化的特點(diǎn)又兼?zhèn)滠涹w機(jī)器人的優(yōu)勢， 能夠?qū)Σ僮鲗ο筮M(jìn)行較好的保護(hù)并具有較好的互換性和環(huán)境適應(yīng)能力。本申請?zhí)岢隽艘环N串聯(lián)型的模塊化管道爬行軟體機(jī)器人，能夠在各種形狀和尺寸的管道中進(jìn)行爬行運(yùn)動。

實(shí)用新型內(nèi)容

基于上述提到的模塊化氣動軟體機(jī)器人的優(yōu)勢，本實(shí)用新型旨在提供一種串聯(lián)型的模塊化管道爬行軟體機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了不同模塊間的快速組合與拼接，能夠在各種形狀和尺寸的管道中進(jìn)行爬行運(yùn)動。

本實(shí)用新型的目的至少通過如下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)：

一種串聯(lián)型的模塊化管道爬行軟體機(jī)器人，包括：

氣動伸縮單元，所述氣動伸縮單元被設(shè)置為在充氣時僅能沿軸向延伸；

氣動膨脹單元，通過連接部連接設(shè)置在所述氣動伸縮單元兩端，所述氣動膨脹單元被設(shè)置為在充氣時僅能沿徑向膨脹。

進(jìn)一步地，所述的氣動膨脹單元包括：

徑向膨脹主體，整體呈柱狀，采用柔性材料且內(nèi)設(shè)有封閉氣腔；

兩限位轉(zhuǎn)接頭，分別設(shè)置在所述徑向膨脹主體兩端且通過卡扣連為一體，用于限制徑向膨脹主體的軸向變形及連接其他模塊。

進(jìn)一步地，所述兩限位轉(zhuǎn)接頭通過卡扣、槽口、螺紋或者插銷方式連接相應(yīng)模塊。

進(jìn)一步地，所述徑向膨脹主體的材料包括硅橡膠材料、氣動人工肌肉、形狀記憶合金、電介質(zhì)彈性體和離子聚合物金屬復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，所述的氣動伸縮單元包括：

軸向伸縮主體，整體呈柱狀，采用柔性材料且內(nèi)部沿軸向設(shè)有封閉氣腔；

剛性的限制環(huán)，均勻間隔地沿軸向設(shè)在所述軸向伸縮主體的外周壁上，用于限制所述軸向伸縮主體的徑向變形。

兩連接轉(zhuǎn)接頭，分別設(shè)置在所述軸向伸縮主體兩端，用于連接相應(yīng)模塊。