串并融合伪足软体机器人制造技术

一种串并融合伪足软体机器人，包括基节、前端盖和后端盖，所述基节的前端使用前端盖封闭，所述基节的尾端使用后端盖封闭，所述基节包含弹性基体和韧性芯轴，所述弹性基体开有多个轴向孔，中心部位为圆形通孔，所述圆形通孔塞入韧性轴芯，所述弹性基体与韧性芯轴相互连接；所述弹性基体的轴向孔外壁嵌入约束弹簧所述韧性芯轴前端开有中心微型孔洞，所述中心微型孔洞延伸到与并联微型孔、串联微型孔相接，微型气管会分别插入中心微型孔、并联微型孔和串联微型孔中。本发明专利技术提出了一种有效实现多角度、多姿态的运动、适用性良好的串并融合伪足软体机器人。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于废墟搜救、微型管道内的检测和操作等非结构工作环境中作业的软体机器人。
技术介绍
软体机器人是在研究人员为了解决现有工业机器人高度依赖结构化的工作环境、高精度的数学建模等缺陷上提出的一种新概念。软体机器人是生物仿生的延续，其设计灵感来源于自然界结构奇异的生物，即：研究某一种生物特有的运动特点、生物结构进行数学上的建模、运动学和动力学的分析、机械形式的转化和步态的研究，以此为基础来进行软体机器人的研制和开发，例如蛇形机器人、象鼻机器人、章鱼机器人、蚯蚓机器人、海星机器人、仿毛虫机器人、尺蠖机器人、鱼型机器人、海豚型机器人，等。软体机器人本身由柔性材料构成，其驱动方式一般采用高压气体驱动-气体具有压缩性能好，便于控制的特点。因而软体机器人可以具有普通刚性机器人所不具有的特性-超冗余自由度甚至无限自由度、极大的伸缩性、柔顺行和可弯曲性。这使得软体机器人可以在绝大部分传统机器人所不能胜任的领域进行作业-非结构化的工作环境。发生的灾难性事件如山体滑坡，可能会造成受灾群众被掩埋在废墟之下。而且很多被掩埋者并不是发生滑坡当时就遇难的，而是由于在废墟之中无法得到新鲜的氧气、水分或者食物，因为得不到必要生存物资而不幸遇难。这种情况下传统机器人没法做到输送生存物资，但软体机器人所具有的高度柔顺性，可伸缩和弯曲的能力，引起了很多研究者的注意。对于非结构工作环境作业的软体机器人国家专利技术专利授权公告号CN102922528B公开了北京化工大学研究的一种使用磁性材料的软体机器人，其包括基体，微分磁性刚性单元、控制电源和控制电路。由于其控制电源和控制电路需要嵌入在软体机器人中，结构较为复杂，且软体机器人内部装有大量刚性材料-微分磁性刚性单元，对软体机器人加工制作提出了较大的要求。而且软体机器人是自身携带电源的，磁性材料的通断需要消耗大量电能，该软体机器人所能运动的距离是非常有限的，软体机器人得到的信息很难与上位机进行实时交互。对于非结构工作环境作业的软体机器人国家专利技术专利授权公告号申请公布号CN105150214A公开了本实验室的一种使用钢丝驱动器控制的刚度独立可调的软体机器人，钢丝驱动是一类柔索驱动装置相较于气动驱动来说，柔索驱动需要额外的空间安装其柔索驱动电机，这对于本身已软体材料制作的软体机器人来说在安装上产生了极大的不便之处，而且柔索驱动难以达到多角度、多姿态的运动。
技术实现思路
为了克服已有的软体机器人的难以实现多角度、多姿态的运动、适用性较差的不足，本专利技术提出了一种有效实现多角度、多姿态的运动、适用性良好的串并融合伪足软体机器人。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种串并融合伪足软体机器人，包括基节、前端盖和后端盖，所述基节的前端使用前端盖封闭，所述基节的尾端使用后端盖封闭，所述基节包含弹性基体和韧性芯轴，所述弹性基体开有多个轴向孔，中心部位为圆形通孔，所述圆形通孔塞入韧性轴芯，所述弹性基体与韧性芯轴相互连接；所述轴向孔包含2类气腔，分别为并联驱动气腔和串联驱动气腔，所述并联驱动气腔为弹性基体所开出的轴向通孔，其截面采用弧形，在弹性基体横截面上等弧度均匀分布；所述并联驱动气腔内壁中心开有用以插入微型气管的并联微型孔，所述并联微型孔会延伸到韧性芯轴；所述串联驱动气腔的截面采用弧形，在弹性基体的轴向方向上中间部位设有隔断形成两个等长度轴向一致的串联子气腔，两个串联子气腔互相无通路，每个串联子气腔内壁中心开有用以插入微型气管的串联微型孔，所述串联微型孔会中心延伸到韧性芯轴；所述弹性基体的轴向孔外壁嵌入约束弹簧；所述韧性芯轴前端开有中心微型孔洞，所述中心微型孔洞延伸到与并联微型孔、串联微型孔相接，微型气管会分别插入中心微型孔、并联微型孔和串联微型孔中。进一步，所述韧性芯轴与弹性基体相互粘合。再进一步，所述前端盖包含前端盖伪足气腔，所述前端盖伪足气腔为前端盖内开出的封闭腔体，其截面采用弧形，在前端盖横截面上等弧度均匀分布；所述前端盖伪足气腔内壁中心开有前端盖微型孔，所述前端盖微型孔会延伸到韧性芯轴，用以插入前端盖伪足微型气管；所述后端盖包含后端盖伪足气腔，所述后端盖伪足气腔为后端盖内开出的封闭腔体，其截面采用弧形，在后端盖横截面上等弧度均匀分布；所述后端盖伪足气腔内壁中心开有后端盖微型孔，所述后端盖微型孔会延伸到韧性芯轴，用以插入后端盖伪足微型气管。更进一步，所述前端盖与弹性基体的前段粘合，所述后端盖与弹性基体的后端粘合。所述串联驱动气腔和并联驱动气腔均选用3个，并且6个弧形气腔在所述弹性基体横截面上等面积均匀分布，弧形截面的角度为40°。本专利技术的技术构思为：本专利技术串并融合伪足软体机器人是仿生软体机器人的可变刚度模块(授权公告号CN104227721B)的基础上，结合软体机器人的刚度可调控，在结构上创新性的设计两类气缸，协同耦合动作模式，可以更容易实现软体机器人的多角度，多弯曲形式的变形，尤其可以实现一种双弯曲的运动姿态，并且在运动姿态创新基础上，还对端盖进行新型的结构设计，设置了伪足气腔，在动作状态下其形状酷似昆虫脚足，该软体机器人可以具有仿昆虫的运动步态。通过选择不同类型的驱动气腔，再进一步选择不同位置的串联、并联驱动气腔通入高压气体，更进一步调节通入高压气体的气压大小，从而控制某个位置的驱动气腔的进行伸展到某一定长度尺寸，由于不对称位置的驱动气腔的伸展，会受到整体结构的牵连作用的影响，为了满足整体结构的力矩平衡，那么整个软体机器人就会发生可控角度的弯曲，而且本专利技术设计的软体机器人由于设置串并融合的驱动气腔的驱动模式，可以实现对软体机器人任意角度的双弯曲形式。所述前端盖包含前端盖伪足气腔，所述前端盖伪足气腔为前端盖内开出的封闭腔体，其截面采用弧形，在前端盖横截面上等弧度均匀分布。所述前端盖伪足气腔内壁中心开有前端盖微型孔，所述前端盖微型孔会延伸到韧性芯轴，用以插入前端盖伪足微型气管。所述后端盖与前端盖完全一样，所述后端盖包含后端盖伪足气腔，所述后端盖伪足气腔为后端盖内开出的封闭腔体，其截面采用弧形，在后端盖横截面上等弧度均匀分布。所述后端盖伪足气腔内壁中心开有后端盖微型孔，所述后端盖微型孔会延伸到韧性芯轴，用以插入后端盖伪足微型气管。所述伪足驱动气腔与弹性基体包含的2类驱动气腔相似本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串并融合伪足软体机器人，其特征在于：包括基节、前端盖和后端盖，所述基节的前端使用前端盖封闭，所述基节的尾端使用后端盖封闭，所述基节包含弹性基体和韧性芯轴，所述弹性基体开有多个轴向孔，中心部位为圆形通孔，所述圆形通孔塞入韧性轴芯，所述弹性基体与韧性芯轴相互连接；所述轴向孔包含2类气腔，分别为并联驱动气腔和串联驱动气腔，所述并联驱动气腔为弹性基体所开出的轴向通孔，其截面采用弧形，在弹性基体横截面上等弧度均匀分布；所述并联驱动气腔内壁中心开有用以插入微型气管的并联微型孔，所述并联微型孔会延伸到韧性芯轴；所述串联驱动气腔的截面采用弧形，在弹性基体的轴向方向上中间部位设有隔断形成两个等长度轴向一致的串联子气腔，两个串联子气腔互相无通路，每个串联子气腔内壁中心开有用以插入微型气管的串联微型孔，所述串联微型孔会中心延伸到韧性芯轴；所述弹性基体的轴向孔外壁嵌入约束弹簧；所述韧性芯轴前端开有中心微型孔洞，所述中心微型孔洞延伸到与并联微型孔、串联微型孔相接，微型气管会分别插入中心微型孔、并联微型孔和串联微型孔中。

【技术特征摘要】
1.一种串并融合伪足软体机器人，其特征在于：包括基节、前端盖和
后端盖，所述基节的前端使用前端盖封闭，所述基节的尾端使用后端
盖封闭，所述基节包含弹性基体和韧性芯轴，所述弹性基体开有多个
轴向孔，中心部位为圆形通孔，所述圆形通孔塞入韧性轴芯，所述弹
性基体与韧性芯轴相互连接；
所述轴向孔包含2类气腔，分别为并联驱动气腔和串联驱动气腔，
所述并联驱动气腔为弹性基体所开出的轴向通孔，其截面采用弧形，
在弹性基体横截面上等弧度均匀分布；所述并联驱动气腔内壁中心开
有用以插入微型气管的并联微型孔，所述并联微型孔会延伸到韧性芯
轴；所述串联驱动气腔的截面采用弧形，在弹性基体的轴向方向上中
间部位设有隔断形成两个等长度轴向一致的串联子气腔，两个串联子
气腔互相无通路，每个串联子气腔内壁中心开有用以插入微型气管的
串联微型孔，所述串联微型孔会中心延伸到韧性芯轴；
所述弹性基体的轴向孔外壁嵌入约束弹簧；
所述韧性芯轴前端开有中心微型孔洞，所述中心微型孔洞延伸到
与并联微型孔、串联微型孔相接，微型气管会分别插入中心微型孔、
并联微型孔和串联微型孔中。
2.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍官军，姚鹏飞，许宗贵，夏罕彪，颜俊民，王志恒，杨庆华，胥芳，张立彬，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33