[發明專利]一種具有自感知功能的氣動軟體機器人

有效

• 申請號: 202210177203.2
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114670214B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 滕燕;王子彬
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J13/08;B62D57/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明公開了一種具有自感知功能的氣動軟體機器人，外層機構包括三個運動足與兩個軸向執行器，內層機構包括主體、橡膠片、硅膠片及若干金屬環，內外層機構固連。運動足作為機器人的支撐，軸向執行器實現機器人前進、轉向等動作。軸向執行器內部植入應變片及金屬片，應變片的阻值反映機器人的彎曲度。將柔性薄膜壓力傳感器及硬質薄片植入中間運動足，軸向執行器拉伸時壓縮氣體向薄膜壓力傳感器施加壓力使其阻值變化，實現機器人長度的測量。本發明通過向軸向執行器植入微型應變片與金屬薄片，向運動足植入柔性薄膜壓力傳感器與硬質薄片，實現軟體機器人長度與彎曲度的檢測，具有結構簡單、靈敏度高、穩定性好的特點，實現了一定的自感知功能。

技術領域

本發明屬于軟體機器人領域，特別是一種具有自感知功能的氣動軟體機器人。

背景技術

機器人的應用正朝著與機器人近距離交互領域不斷發展，如何使機器人與使用者安全交互成為當前急需解決的問題。提高機器人的靈活性，實現變剛度，減輕質量是目前有效的解決方案。軟體機器人具有高度柔順性、靈活性以及自適應性，使得機器人的交互更加安全高效，在救援、醫療、工業、軍事以及生活服務等領域有著廣闊的應用前景。

軟體機器人在探索非結構化環境時必須感知自身形狀；軟體機器人的高度柔順性使其難以實現精準控制，需要實現機器人實施姿態的檢測；此外，當軟體機器人與操作者交互時需要獲取觸覺信息，因此自感知是軟體機器人必不可少的屬性。現有的軟體機器人普遍缺少精確穩定的內嵌式傳感系統，導致無法獲取自身運動信息以及無法精準控制等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有自感知功能的氣動軟體機器人，無需外部傳感器，通過植入式的傳感系統獲取自身結構信息。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種具有自感知功能的氣動軟體機器人，包括外層彈性體與內層彈性體機構，所述外層彈性體機構包括三個結構相同的運動足；內層彈性體機構包括內層彈性主體、等間隔布置在內層彈性主體上的剛性體、設置在內層彈性主體兩端的通氣端；

三個運動足將內層彈性主體等分成兩段軸向執行器；

所述內層彈性體機構內設置有四個氣腔，對應每個軸向執行器內設置有兩個氣腔；每個軸向執行器內的兩個氣腔左右對稱；通氣端上設有分別與氣腔連通的通氣口，用于向單側軸向執行器的兩個氣腔同時或單獨通氣，實現氣動軟體機器人的爬行或轉向；

位于中間的運動足內設有柔性薄膜壓力傳感器，用于檢測軸向執行器的拉伸變形；

每個軸向執行器的左右兩側對稱的設有應變片，用于檢測軸向執行器的彎曲變形。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

(1)本發明將柔性薄膜壓力傳感器植入機器人內部，機器人體節長度的變化能引起傳感器阻值變化，實現機器人體節長度的檢測，同時傳感器兩側增加硬質薄片以使傳感器穩定工作。解決了現有機器人通過外部傳感器獲取體節信息，機器人運動受限的問題。

(2)本發明將微型應變片植入機器人體內，機器人體節彎曲度的變化能引起應變片阻值的變化，實現機器人體節彎曲度的檢測，同時應變片與機器人結構之間增加銅質薄片以增大應變片的變形效果。解決了現有機器人通過外部傳感器間接檢測執行器彎曲度，誤差較大的問題。

附圖說明

圖1是本發明具有自感知功能的軟體機器人總體結構圖；

圖2是本發明機器人內層結構主視圖；

圖3是本發明外層機構和植入式傳感系統中長度與彎曲度檢測結構的局部剖視圖；

圖4是圖3的局部放大圖；

圖5是圖3的A-A剖視圖；

圖6是圖3的B-B剖視圖