自适应软体攀爬机器人制造技术

本发明专利技术涉及软体机器人，具体地说是一种自适应软体攀爬机器人，包括气管、攀爬执行器、气缸及活塞连杆，气缸的两端分别设有活塞连杆，每端的活塞连杆由气缸驱动独立或同步伸缩，活塞连杆上连接有与气压源连通的气管；活塞连杆上连接有随其伸缩的攀爬执行器，攀爬执行器抱持的一侧设有多个腔体，各腔体均与气管连通，通过气管向各个腔体输送气体、使腔体充气膨胀，实现对物体的自适应抱持。本发明专利技术结构简单，总体结构轻盈紧凑，控制精巧，应用场所广泛，与传统刚性机器人相比，具有自由度高、连续变形能力强和环境适应性好等诸多优点。

Adaptive Software Climbing Robot

【技术实现步骤摘要】
自适应软体攀爬机器人
本专利技术涉及软体机器人，具体地说是一种自适应软体攀爬机器人。
技术介绍
随着机器人技术的发展，各个领域将成为机器人应用的广阔天地。目前，刚性攀爬机器人应用更为广泛，已在消防、核工业、石化行业、建筑行业、高空作业等危险领域得到了广泛应用；其目的是代替人类，给人类带来了极大的工作效益和安全保障，从而受到人们的高度重视。与传统刚性攀爬机器人相比，软体攀爬机器人表现出了前所未有的适应性、灵敏性和敏捷性，软体机器人不断地扩充着机器人的应用领域，软体机器人的研究与应用是机器人发展的主要趋势之一。
技术实现思路
为了满足软体机器人的使用需求，本专利技术的目的在于提供一种自适应软体攀爬机器人。该自适应软体攀爬机器人具有很高的自适应性，与传统刚性攀爬机器人相比，能够适应更加复杂的环境。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术包括气管、攀爬执行器、气缸及活塞连杆，其中气缸的两端分别设有活塞连杆，每端的活塞连杆由所述气缸驱动独立或同步伸缩，该活塞连杆上连接有与气压源连通的气管；所述活塞连杆上连接有随其伸缩的攀爬执行器，该攀爬执行器抱持的一侧设有多个腔体，各所述腔体均与气管连通，通过该气管向各个腔体输送气体、使腔体充气膨胀，实现对物体的自适应抱持；其中：所述攀爬执行器内开设有气腔，该气腔通过活塞连杆上开设的气道与所述气管相连通，各所述腔体分别与气腔连通；所述攀爬执行器的宽度由靠近活塞连杆的一端向远离活塞连杆的另一端增加；各所述腔体充气后呈齿状，各所述腔体的宽度由靠近活塞连杆的一端向远离活塞连杆的另一端增加；所述气缸内分为独立的两个空间，每个空间均容置有复位弹簧，气缸每端的活塞连杆的一端可伸缩地插设于一个空间内、并与该空间内容置的复位弹簧相连，另一端位于所述气缸外部、与所述气管连接；每个所述空间均设有进出气口；所述活塞连杆的轴向截面呈“T”形，该“T”形横边的一端容置于所述空间内，另一端开设有气道；所述气管的一端与气压源连通，另一端与所述气道连通，并通过该气道与连接于活塞连杆上的攀爬执行器连通；所述气缸内通过支撑座分为独立的两个空间，每个空间内的复位弹簧的两端分别与所述支撑座及活塞连杆相连；所述腔体的侧端面呈等腰梯形，各等腰梯形的上底长度由靠近活塞连杆的一端向远离活塞连杆的另一端以等差数列递增。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术提供的机器人结构简单，总体结构轻盈紧凑，自适应强，运动灵活，可在不同形状物体上进行攀爬，可操作范围广，应用领域广泛。2.本专利技术通过一个气压源和多个空气阀分别控制伸缩前进和弯曲抱持，进而使软体攀爬机器人能在不同物体上进行抱持攀爬。3.本专利技术打破传统刚性攀爬机器人的局限性，使用新型的软体材料，使其应用范围更加宽广，顺应软体机器人的发展。附图说明图1为本专利技术的立体结构示意图；图2A为本专利技术的结构主视图；图2B为图2A中的A—A剖视图；图3A为本专利技术活塞连杆与气管的立体结构示意图；图3B为本专利技术活塞连杆与气管的结构主视图；图3C为图3B中的B—B剖视图；图4A为本专利技术攀爬执行器的立体结构示意图；图4B为本专利技术攀爬执行器的结构主视图；图4C为图4B中的C—C剖视图；图5为本专利技术拆掉攀爬执行器后的立体结构示意图；其中：1为气管，2为攀爬执行器，3为气缸，4为进出气口，5为活塞连杆，6为复位弹簧，7为支撑座，8为气腔，9为气道，10腔体。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1、图2A及图2B所示，本专利技术包括气管1、攀爬执行器2、气缸3及活塞连杆5，其中气缸3的两端分别设有活塞连杆5，每端的活塞连杆5由气缸3驱动独立或同步伸缩，该活塞连杆5上连接有与气压源连通的气管1；活塞连杆5上连接有随其伸缩的攀爬执行器2，该攀爬执行器2抱持的一侧设有多个腔体10，各腔体10均与气管1连通，通过该气管1向各个腔体10输送气体、使腔体10充气膨胀，实现对物体的自适应抱持。气缸3内分为独立的两个空间，每个空间均容置有复位弹簧6，气缸3每端的活塞连杆5的一端可伸缩地插设于一个空间内、并与该空间内容置的复位弹簧6相连，另一端位于气缸3外部、与气管1连接。每个空间均设有与气压源连接的进出气口4，在与气压源连通的管路上设有空气阀，以实现向空间内充气或由空间内抽气。该进出气口4向气缸3内进气时，推动活塞连杆5伸出；当由进出气口4抽气时，气缸3内的空间气压降低，活塞连杆5在复位弹簧6的弹力作用下缩回复位。本实施例的气缸3内设有支撑座7，通过该支撑座7将气缸3内部分为独立的两个空间，每个空间内的复位弹簧6的两端分别与支撑座7及活塞连杆5相连。本实施例的活塞连杆5的轴向截面呈“T”形，该“T”形横边的一端容置于空间内，另一端沿径向开设有气道9；每个活塞连杆5的两侧均对称连接有攀爬执行器2，两侧的攀爬执行器2分别与气道9的两端相连通；本实施例攀爬执行器2的材料为硅胶。气管1的一端与气压源连通，另一端与气道9连通，并通过该气道9与两侧的攀爬执行器2连通；在与气压源连通的管路上设有空气阀，以实现向攀爬执行器2内充气或由攀爬执行器2抽气。攀爬执行器2内沿长度方向开设有气腔8，该气腔8通过活塞连杆5上开设的气道9与气管1相连通，各腔体10分别与气腔8连通。攀爬执行器2的宽度由靠近活塞连杆5的一端向远离活塞连杆5的另一端增加，即本实施例攀爬执行器2的水平投影呈“八”字形，从而加大抱持力，使攀爬过程更加紧凑和稳定。各腔体10充气后呈齿状，各腔体10的宽度由靠近活塞连杆5的一端向远离活塞连杆5的另一端增加。本实施例的腔体10的侧端面呈等腰梯形，各等腰梯形的上底长度由靠近活塞连杆5的一端向远离活塞连杆5的另一端以等差数列递增。本专利技术的工作原理为：本专利技术通过控制气缸3内部气压大小和复位弹簧6形变来控制软体攀爬机器人的伸缩，攀爬执行器2通过气管1的进气或抽气控制腔体10的弯曲抱持及夹持力实现对包括杆状及其他形状物体的抱持。具体为：通过进出气口4向气缸3内的独立空间充气，气压大于复位弹簧6的弹力后，活塞连杆5向外伸出，复位弹簧6处于被拉伸状态。通过进出气口4对独立空间抽气，空间内的气压小于复位弹簧6的弹力时，活塞连杆5在复位弹簧6的作用下缩回。利用上下两个活塞连杆5独立地伸缩，实现攀爬机器人的攀爬动作。气体通过气管1、经活塞连杆5内的气道9，将气体输送到攀爬执行器2内，从而使结构更加紧凑。气体进行时，靠近活塞连杆5的腔体10膨胀程度不同，使攀爬执行器2实现完全抱持。通过控制攀爬执行器2内进气和抽气的体积，控制腔体10的膨胀程度，使攀爬执行器2实现不同曲率的弯曲，进而实现对杆状及其他形状物体的自适应抱持。本专利技术提供的自适应软体攀爬机器人结构简单，总体结构轻盈紧凑，自适应强，运动灵活，可在不同形状物体上进行攀爬，可操作范围广，应用领域广泛。通过一个气压源和多个空气阀分别控制伸缩前进和弯曲抱持，进而使软体攀爬机器人能在不同物体上进行抱持攀爬。打破传统刚性攀爬机器人的局限性，使用新型的软体材料，使其应用范围更加宽广，顺应软体机器人的发展。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应软体攀爬机器人，其特征在于：包括气管(1)、攀爬执行器(2)、气缸(3)及活塞连杆(5)，其中气缸(3)的两端分别设有活塞连杆(5)，每端的活塞连杆(5)由所述气缸(3)驱动独立或同步伸缩，该活塞连杆(5)上连接有与气压源连通的气管(1)；所述活塞连杆(5)上连接有随其伸缩的攀爬执行器(2)，该攀爬执行器(2)抱持的一侧设有多个腔体(10)，各所述腔体(10)均与气管(1)连通，通过该气管(1)向各个腔体(10)输送气体、使腔体(10)充气膨胀，实现对物体的自适应抱持。

【技术特征摘要】
1.一种自适应软体攀爬机器人，其特征在于：包括气管(1)、攀爬执行器(2)、气缸(3)及活塞连杆(5)，其中气缸(3)的两端分别设有活塞连杆(5)，每端的活塞连杆(5)由所述气缸(3)驱动独立或同步伸缩，该活塞连杆(5)上连接有与气压源连通的气管(1)；所述活塞连杆(5)上连接有随其伸缩的攀爬执行器(2)，该攀爬执行器(2)抱持的一侧设有多个腔体(10)，各所述腔体(10)均与气管(1)连通，通过该气管(1)向各个腔体(10)输送气体、使腔体(10)充气膨胀，实现对物体的自适应抱持。2.根据权利要求1所述的自适应软体攀爬机器人，其特征在于：所述攀爬执行器(2)内开设有气腔(8)，该气腔(8)通过活塞连杆(5)上开设的气道(9)与所述气管(1)相连通，各所述腔体(10)分别与气腔(8)连通。3.根据权利要求1所述的自适应软体攀爬机器人，其特征在于：所述攀爬执行器(2)的宽度由靠近活塞连杆(5)的一端向远离活塞连杆(5)的另一端增加。4.根据权利要求1所述的自适应软体攀爬机器人，其特征在于：各所述腔体(10)充气后呈齿状，各所述腔体(10)的宽度由靠近活塞连杆(5)的一端向远离活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉旺，晁俊杰，杨尚奎，李晓虎，陈鹏，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21