[發明專利]一種高度集成的全向跳躍軟體機器人

在審

• 申請號: 202110770216.6
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113635315A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 陳銳;朱信宇;劉道會;劉福友;蒲華燕;羅均
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/00
• 代理公司: 合肥方舟知識產權代理事務所(普通合伙) 34158
• 代理人: 朱榮

本發明公開了一種高度集成的全向軟體跳躍機器人，其包括：上層模塊，絕緣油液，環形彈性框架，下層模塊，其中上層與下層模塊均包括一組柔性電極和一層封膜，每層柔性電極組包括四塊相同的柔性電極，分別印刷于上層封膜上表面與下層封膜下表面；上層封膜與下層封膜的側邊密封連接，形成閉合的圓餅形容納空間，容納空間中設有絕緣油液；其中，環形彈性框架密封固定于兩層封膜之間。本發明提供一種僅由單驅動器構成的高度集成的全向軟體跳躍機器人，通過四對電極的異步控制完成全向跳躍，其具有極簡的身體結構與控制模式，且工作時無需預留轉彎空間，能夠在狹窄復雜環境中靈活地進行繞障與越障運動。

技術領域

本發明涉及軟體機器人領域，特別涉及一種高度集成的全向跳躍軟體機器人。

背景技術

軟體機器人以其柔順的材料與簡單的結構，展示了生物般的靈活性、適應性以及抗撞擊能力，并且生物靈活的運動與姿態為軟體機器人提供了大量的設計靈感。跳躍作為一種快速且爆發力極強的動作，往往是自然界中許多生物擴大活動范圍、克服障礙以及緊急避險的有效手段。軟體跳躍機器人結合軟體材料的強適應性，能夠很好地克服地形復雜的非結構環境。然而，靈活的全向跳躍一直是目前陸地軟體跳躍機器人的一項挑戰。現有的全向軟體機器人主要分為可直接在多個方向進行跳躍的多向軟體跳躍機器人與能夠通過轉向實現全向跳躍的可轉向軟體跳躍機器人。國內外研究人員利用彈簧、化學驅動器以及氣動驅動器設計了多種多向軟體機器人，但他們不得不依賴額外的驅動部件或單元來實現，這不僅增加了機器人的尺寸和重量，還使控制策略和結構復雜化。此外，一些結構較為簡單的軟體跳躍機器人可以利用多個機器人組合實現轉向，但這使得它們需要較長的時間與較大的轉向空間來完成整個轉向過程。總而言之，現有的多向軟體跳躍機器人結構復雜，控制模式復雜，且往往具有較大的體積與重量；而可轉向軟體跳躍機器人需要預留轉向空間來完成轉向，大多只能活動于較為寬敞的道路，且無法即時完成前進方向的切換，難以適用于狹窄的非結構地形。

發明內容

本發明提供一種高度集成的全向跳躍軟體機器人，其僅由一個極簡的驅動器組成，可對驅動器中四對處于不同方向的電極進行異步控制，完成四個方向的跳躍運動，機器人體積小，且無需轉彎空間，能夠在狹窄空間靈活跳躍。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高度集成的全向跳躍軟體機器人，包括：

上層模塊，其包括上層柔性電極組和上層封膜，其中上層柔性電極組又包括上層第一柔性電極塊、上層第二柔性電極塊、上層第三柔性電極塊、上層第四柔性電極塊，所述四個柔性電極塊間存在間隔且相互絕緣，分別均勻分布于上層封膜上表面的四個側邊；

下層模塊，其包括下層柔性電極組和上層封膜，其中下層柔性電極組又包括下層第一柔性電極塊、下層第二柔性電極塊、下層第三柔性電極塊、下層第四柔性電極塊，所述四個柔性電極塊間存在間隔且相互絕緣，分別均勻分布于下層封膜下表面的四個側邊，所述上層封膜與下層封膜的側邊密封連接，形成圓餅形閉合容納空間，所述上下層對應序號柔性電極塊在平面位置上外輪廓對齊；

絕緣油液，設置于所述閉合容納空間中；

環形彈性框架，固定于所述上下兩層封膜之間，與所述圓餅形閉合容納空間外輪廓貼合連接。

進一步地，所述上層第一柔性電極塊、所述上層第二柔性電極塊、所述上層第三柔性電極塊、所述上層第四柔性電極塊、所述下層第一柔性電極塊、所述下層第二柔性電極塊、所述下層第三柔性電極塊和所述下層第四柔性電極塊均為石墨烯柔性電極。

進一步地，所述上層封膜、所述下層封膜均為BOPP熱封膜。

進一步地，所述上層封膜下表面為熱封層，所述下層封膜上表面為熱封層，兩層熱封層側邊環形區域通過高溫密封連接。

進一步地，所述環形彈性框架為PVC塑料薄片，且所述環形彈性框架在兩層熱封層之間，通過熱塑密封于側邊環形區域中，保證環形彈性框架固定于密封區域中。