一种液动水陆两栖软体仿生执行机构制造技术

本实用新型专利技术涉及机器人驱动技术领域，提供一种液动水陆两栖软体仿生执行机构，包括：鳍状肢结构和主驱动结构；所述鳍状肢结构包括鳍状肢底板以及设置在鳍状肢底板上的鳍状肢主体；所述鳍状肢主体与鳍状肢底板之间密封连接；所述鳍状肢主体的顶面为弧形面，所述鳍状肢主体的后端设置鳍状肢通液孔，所述鳍状肢主体设置多个等间距且内部连通的鳍状肢囊腔，所述鳍状肢囊腔内部与鳍状肢通液孔连通；所述主驱动结构设置在鳍状肢主体后端的中间区域。所述主驱动结构的两侧分别设置正旋驱动结构以及负旋驱动结构。本实用新型专利技术能够在水陆两栖环境中实现不同的位姿变换和运动形式，结构设计合理、研制成本低、驱动效率高、运动形式丰富。

【技术实现步骤摘要】
一种液动水陆两栖软体仿生执行机构
本技术涉及机器人驱动
，尤其涉及一种液动水陆两栖软体仿生执行机构。
技术介绍
传统刚性机器人的驱动方式是通过大量刚性连接的关节来实现多个自由度的运动，具有人机交互安全性低、非结构环境适应性低、维护成本高等缺点，已经逐渐不能满足社会的发展需求。因此，能够表现出前所未有的柔顺性、安全性和敏捷性的软体机器人成为机器人领域发展的新方向，软体机器人的本体主要是由柔软性材料或者可延展性材料制成，可以在有限的空间内进行连续变形，能够在大幅度弯曲或者高曲率扭曲中获得大量的能量，具有环境适应性强，驱动效率高、维护成本低等显著优点。自然界生物柔软的身体、优良的灵活性和强大的环境适应性为软体机器人驱动方式的研究提供了新思路。目前，软体机器人的驱动方式主要可划分为气压驱动、液压驱动、智能材料驱动以及化学反应驱动等。气压、液压驱动具有驱动方式简单、可控性高以及具有更充分吸取自然界生物驱动机理特点而被广泛研究和应用。其中，液压驱动方式相对于气压驱动方式又具有执行力度大、驱动性能强以及环境适应性强等优点。
技术实现思路
本技术主要解决传统刚性机器人执行机构的结构复杂、环境适应性差、人机交互安全性差、驱动效率低、运动形式单一、位姿变换笨拙、生产以及维护成本高等技术问题，提出一种液动水陆两栖软体仿生执行机构，具有研制成本低、结构简单、人机交互安全性高等显著特点，并对海狮鳍状肢以及蠕虫的结构和运动机理进行仿生，达到提升执行机构的机动性能和丰富运动形式的目的。本技术提供了一种液动水陆两栖软体仿生执行机构，包括：鳍状肢结构(1)和主驱动结构(2)；所述鳍状肢结构(1)包括鳍状肢底板(102)以及设置在鳍状肢底板(102)上的鳍状肢主体(101)；所述鳍状肢主体(101)与鳍状肢底板(102)之间密封连接；所述鳍状肢主体(101)的顶面为弧形面，所述鳍状肢主体(101)的后端设置鳍状肢通液孔(105)，所述鳍状肢主体(101)设置多个等间距且内部连通的鳍状肢囊腔(106)，所述鳍状肢囊腔(106)内部与鳍状肢通液孔(105)连通；所述主驱动结构(2)设置在鳍状肢主体(101)后端的中间区域，所述主驱动结构(2)包括：在圆周方向上分布的四个驱动腔；每个驱动腔的后端设置主驱动通液孔(206)，所述驱动腔设置多个等间距且内部连通的主驱动囊腔(207)；所述主驱动囊腔(207)的截面呈扇形；所述主驱动囊腔(207)内部与主驱动通液孔(206)连通。优选的，所述主驱动结构(2)的两侧分别设置正旋驱动结构(3)以及负旋驱动结构(4)。优选的，所述正旋驱动结构(3)呈圆柱形、内部为空腔；所述正旋驱动结构(3)的端部开设正旋驱动通液孔(301)；所述正旋驱动结构(3)的外表面设有逆时针螺旋方向的螺纹槽，逆时针旋转角度在30°至120°之间，且螺纹槽内缠绕有纤维丝(5)。优选的，所述负旋驱动结构(4)包括：所述负旋驱动结构(4)呈圆柱形、内部为空腔，所述负旋驱动结构(4)的端部开设负旋驱动通液孔(401)；所述负旋驱动结构(4)的外表面设有顺时针螺旋方向的螺纹槽，顺时针旋转角度在30°至120°之间，且螺纹槽内缠绕有纤维丝(5)。优选的，各鳍状肢囊腔(106)之间正对着的两个侧壁为膨胀壁，膨胀壁的厚度小于鳍状肢囊腔(106)其余壁面的厚度，且膨胀壁的厚度为鳍状肢囊腔(106)间距的1/2至3/5。优选的，各主驱动囊腔(207)之间正对着的两个侧壁为膨胀壁，膨胀壁的厚度小于主驱动囊腔(207)其余壁面的厚度，且膨胀壁的厚度为主驱动囊腔(207)间距的1/2至3/5。优选的，所述鳍状肢底板(102)的前端设置前摩擦片(103)，后端设置后摩擦片(104)；所述鳍状肢底板(102)的厚度为鳍状肢主体(101)高度的1/6至1/8。优选的，所述驱动腔的底端面位置设置限制层(205)，四个驱动腔的限制层(205)固定在一起。优选的，所述鳍状肢结构(1)、主驱动结构(2)、正旋驱动结构(3)以及负旋驱动结构(4)分别由硅胶材料制成。优选的，所述鳍状肢主体(101)的后端面设置主驱动结构置放槽(107)，所述主驱动结构置放槽(107)两侧分别设置正旋驱动结构置放槽(108)和负旋驱动结构置放槽(109)；所述主驱动结构置放槽(107)的深度为主驱动结构(2)长度的5％至10％；所述正旋驱动结构置放槽(108)的深度为正旋驱动结构(3)长度的5％至10％；所述负旋驱动结构置放槽(109)的深度为负旋驱动结构(4)长度的5％至10％。本技术提供的一种液动水陆两栖软体仿生执行机构，基于PLA打印材料、软体硅胶制作材料，通过3D打印技术、复模工艺以及硅胶粘结技术制成，并利用不同类型的软体驱动型腔结构，实现所需的运动形式和位姿变换。本技术充分吸取了海狮鳍状肢以及蠕虫的生理结构特点和运动机理，具有结构设计合理、环境适应性强、人机交互安全性高、驱动效率高、运动形式丰富、位姿变换平滑、生产以及维护成本低等突出优点，可在水陆两栖的复杂环境中进行高效作业。另外，本技术采用液压驱动方式，在水下环境中，机动性能强，且根据内、外差压力补偿法，调整其结构内部与外部环境之间的压力关系，可实现深海高压大潜深作业。本技术能够在水陆两栖环境中实现不同的位姿变换和运动形式，结构设计合理、研制成本低、驱动效率高、运动形式丰富。附图说明图1是本技术实施例提供的液动水陆两栖软体仿生执行机构的结构示意图；图2为本技术实施例提供的液动水陆两栖软体仿生执行机构的俯视图；图3为本技术实施例提供的鳍状肢结构的端面示意图；图4为本技术实施例提供的鳍状肢底板的下表面示意图；图5为本技术实施例提供的鳍状肢结构的剖视图；图6为本技术实施例提供的主驱动结构的端面示意图；图7为本技术实施例提供的驱动腔结构的剖视图；图8为本技术实施例提供的正旋驱动结构的剖视图；图9为本技术实施例提供的正旋驱动结构的局部放大图。附图标记：1、鳍状肢结构；2、主驱动结构；3、正旋驱动结构；4、负旋驱动结构；5、纤维丝；101、鳍状肢主体；102、鳍状肢底板；103、前摩擦片；104、后摩擦片；105、鳍状肢通液孔；106、鳍状肢囊腔；107、主驱动结构置放槽；108、正旋驱动结构置放槽；109、负旋驱动结构置放槽；201、第一驱动腔；202、第二驱动腔；203、第三驱动腔；204、第四驱动腔；205、限制层；206、主驱动通液孔；207、主驱动囊腔；301、正旋驱动通液孔；401、负旋驱动通液孔。具体实施方式为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液动水陆两栖软体仿生执行机构，其特征在于，包括：鳍状肢结构(1)和主驱动结构(2)；/n所述鳍状肢结构(1)包括鳍状肢底板(102)以及设置在鳍状肢底板(102)上的鳍状肢主体(101)；所述鳍状肢主体(101)与鳍状肢底板(102)之间密封连接；/n所述鳍状肢主体(101)的顶面为弧形面，所述鳍状肢主体(101)的后端设置鳍状肢通液孔(105)，所述鳍状肢主体(101)设置多个等间距且内部连通的鳍状肢囊腔(106)，所述鳍状肢囊腔(106)内部与鳍状肢通液孔(105)连通；/n所述主驱动结构(2)设置在鳍状肢主体(101)后端的中间区域，所述主驱动结构(2)包括：在圆周方向上分布的四个驱动腔；每个驱动腔的后端设置主驱动通液孔(206)，所述驱动腔设置多个等间距且内部连通的主驱动囊腔(207)；所述主驱动囊腔(207)的截面呈扇形；所述主驱动囊腔(207)内部与主驱动通液孔(206)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种液动水陆两栖软体仿生执行机构，其特征在于，包括：鳍状肢结构(1)和主驱动结构(2)；
所述鳍状肢结构(1)包括鳍状肢底板(102)以及设置在鳍状肢底板(102)上的鳍状肢主体(101)；所述鳍状肢主体(101)与鳍状肢底板(102)之间密封连接；
所述鳍状肢主体(101)的顶面为弧形面，所述鳍状肢主体(101)的后端设置鳍状肢通液孔(105)，所述鳍状肢主体(101)设置多个等间距且内部连通的鳍状肢囊腔(106)，所述鳍状肢囊腔(106)内部与鳍状肢通液孔(105)连通；
所述主驱动结构(2)设置在鳍状肢主体(101)后端的中间区域，所述主驱动结构(2)包括：在圆周方向上分布的四个驱动腔；每个驱动腔的后端设置主驱动通液孔(206)，所述驱动腔设置多个等间距且内部连通的主驱动囊腔(207)；所述主驱动囊腔(207)的截面呈扇形；所述主驱动囊腔(207)内部与主驱动通液孔(206)连通。


2.根据权利要求1所述的液动水陆两栖软体仿生执行机构，其特征在于，所述主驱动结构(2)的两侧分别设置正旋驱动结构(3)以及负旋驱动结构(4)。


3.根据权利要求2所述的液动水陆两栖软体仿生执行机构，其特征在于，所述正旋驱动结构(3)呈圆柱形、内部为空腔；所述正旋驱动结构(3)的端部开设正旋驱动通液孔(301)；
所述正旋驱动结构(3)的外表面设有逆时针螺旋方向的螺纹槽，逆时针旋转角度在30°至120°之间，且螺纹槽内缠绕有纤维丝(5)。


4.根据权利要求2或3所述的液动水陆两栖软体仿生执行机构，其特征在于，所述负旋驱动结构(4)包括：
所述负旋驱动结构(4)呈圆柱形、内部为空腔，所述负旋驱动结构(4)的端部开设负旋驱动通液孔(401)；
所述负旋驱动结构(4)的外表面设有顺时针螺旋方向的螺纹槽，顺时针旋转角度在30°至120°之间，且螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文川，张禹，王宁，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21