[發明專利]一種面向廢墟搜救的維生軟連續體機器人

有效

• 申請號: 202210387540.4
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114603578B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 胡俊峰;胡軒銘;溫濤;劉磊
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J19/00;A62B99/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李云

本發明公開了一種面向廢墟搜救的維生軟連續體機器人，軟連續體模塊包括尼龍波紋外管和內軟管；內軟管由內側管體和外側管體間隔套裝形成雙層管體結構；內側管體形成安裝腔，外側管體和內側管體之間通過多個分隔軟條連接，并形成多個氣動控制腔；安裝腔內側壁貼合套設有支撐壓簧；安裝腔內部集成布置有纖維囊管和功能管線，纖維囊管內部填充有尼龍絲；每個氣動控制腔均連接有驅動氣管；驅動氣管和纖維囊管分別與氣動機構連接；齒輪進給機構通過齒輪與尼龍波紋外管的外側波紋嚙合，并通過齒輪轉動實現對尼龍波紋外管的位移驅動；工作頭固定在尼龍波紋外管的一端，且與內軟管的端頭固定，工作頭上集成安裝有與功能管線對應的功能件。

技術領域

本發明涉及搜救設備、救援機器人、軟體機器人技術領域，更具體的說是涉及一種面向廢墟搜救的維生軟連續體機器人。

背景技術

救援機器人是一種執行特種任務的機器人，救援機器人的問世大大提高了災后救援的成功幾率。

現有的救援機器人可以分成兩類，一類是挖掘與破障機器人，一類是探測與定位機器人。由于挖掘與破障機器人體型較大，且多為剛性元器件組成，對于一些狹小環境束手無策，被困者受困于容易二次塌方的復雜密閉環境，該種救援機器人的局限性將被放大，挖掘與破障機器人的使用對于環境有著嚴苛的要求，因此現有多采用人工操作小型破拆設備進行挖掘。探測與定位機器人主要針對災后環境進行生命體征的探測與生命體的定位，對于被困較長時間的傷者，并不能有顯著的幫助。

因此，設計一種適應復雜狹小環境的，能夠向長時間被困人員提供生存所需基礎條件的救援機器人，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種面向廢墟搜救的維生軟連續體機器人，旨在解決上述技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種面向廢墟搜救的維生軟連續體機器人，包括：

軟連續體模塊；所述軟連續體模塊包括尼龍波紋外管，和套裝在所述尼龍波紋外管內部的內軟管；所述內軟管由內側管體和外側管體間隔套裝形成雙層管體結構；所述內側管體形成安裝腔，所述外側管體和所述內側管體之間通過多個軸向布置的分隔軟條連接，并形成環繞所述內側管體布置的多個氣動控制腔，所述氣動控制腔的兩端封閉；所述安裝腔內側壁貼合套設有支撐壓簧；所述安裝腔內部集成布置有纖維囊管和功能管線，所述纖維囊管內部填充有尼龍絲；每個所述氣動控制腔均連接有驅動氣管，所述驅動氣管位于所述外側管體和所述尼龍波紋外管之間；所述驅動氣管和所述纖維囊管分別與氣動機構連接；

齒輪進給機構；所述齒輪進給機構通過齒輪與所述尼龍波紋外管的外側波紋嚙合，并通過齒輪轉動實現對所述尼龍波紋外管的位移驅動；

工作頭；所述工作頭固定在所述尼龍波紋外管的一端，且與所述內軟管的端頭固定，所述工作頭上集成安裝有與所述功能管線對應的功能件。

通過上述技術方案，本發明基于軟體機器人的固有柔順特性，利用被動順應與主動變形結合的運動方式，在齒輪進給機構的驅動下，軟連續體模塊能夠快速穿越障礙抵達被困人員附近；在運動過程中通過中心集成的纖維囊管，利用纖維干擾的方式改變自身剛度，提高軟連續體機器人的通過性，通過對氣動控制腔的充氣抽氣控制實現頭部方向的調整改變，通過頭部集成的功能件，能夠在一定時間內維持被困者所需的生存條件，延長救援時間，提高災后救援成功率。

優選的，在上述一種面向廢墟搜救的維生軟連續體機器人中，所述功能管線包括液體管、氣體管和電線線纜；所述液體管和所述氣體管的一端均延伸至所述安裝腔外部，并分別連接有水泵和氧氣泵，另一端均固定在所述工作頭的端面上，其端頭安裝有硅膠防塵膜；所述電線線纜一端延伸至所述安裝腔外部，并與電控系統電性連接，另一端與對應的所述功能件電性連接。當軟體機器人搜尋到被困人員時，軟連續體機械臂能夠通過集成的氣體管釋放出氧氣，能夠有效提高狹小環境的氧氣濃度，同時還可以借助液體管向被困人員輸送飲用水、營養液等維生物質。