一种折纸结构的软体探测机器人及其驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种折纸结构的软体探测机器人及其驱动方法。该机器人包括外壳、吐料机构和探测器限位机构；所述外壳内设置有相互隔离的存膜腔和存线腔。存膜腔上设置有吐料口。吐料机构安装在存膜腔中，用于向外释放探测器。探测器限位机构安装在存线腔中，用于使探测器保持在柔性检测臂的尖端。吐料机构包括中心套筒和柔性筒膜。探测器限位机构包括线缆、探测器和气动夹持器。本发明专利技术通过实时计算探测器拍摄的画面中柔性筒膜所占的比例δ来估计探测器相对于尖端的位置，并利用气动夹持器来对线缆进行摩擦减速，能够避免柔性筒膜自身输出速度与其尖端生长速度不一致导致的探测器位置不准确问题，使得探测器一直保持在柔性筒膜尖端的最佳位置。膜尖端的最佳位置。膜尖端的最佳位置。

【技术实现步骤摘要】
一种折纸结构的软体探测机器人及其驱动方法


[0001]本专利技术属于软体机器人
，具体涉及一种折纸结构的软体探测机器人及其驱动 方法。

技术介绍

[0002]在许多探测环境中，软体探测机器人通过向它们的尖端输送材料而移动，它们独特的 吐料和探测方式引起了人们的极大兴趣。软体探测机器人伸长的效果类似于植物的生长。 软体探测机器人可以在障碍物周围或通过障碍物时产生变形，不受表面摩擦影响，并且软 体探测机器人可以增长到任意长度，使软体探测机器人更容易在杂乱的环境中探索。
[0003]由于软体探测机器人的结构特点，其尖端的前进速度为筒膜伸出速度的1/2；筒膜伸 出的过程中将带动探测器的线缆以相同的速度向外释放；进而导致探测器的前进或后退速 度与软体探测机器人尖端的前进或后退速度不一致，使得探测器难以保持在探测机器人的 尖端。因此，需要设计一种能够在尖端前进后退过程中持续保持探测器在适当位置的软体 探测机器人。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种折纸结构的软体探测机器人及其驱动方法。
[0005]本专利技术一种折纸结构的软体探测机器人，包括外壳、吐料机构和探测器限位机构；所 述外壳内设置有相互隔离的存膜腔和存线腔。存膜腔上设置有吐料口。吐料机构安装在存 膜腔中，用于向外释放探测器。探测器限位机构安装在存线腔中，用于使探测器保持在柔 性检测臂的尖端。吐料机构包括中心套筒、柔性筒膜。中心套筒固定在存膜腔中，且内腔 与存线腔连通。中心套筒的外端朝向吐料口。柔性筒膜套置在中心套筒的外侧，且内端与 存膜腔密封连接；柔性筒膜的外端伸出吐料口并向外翻折后与外壳密封连接。存膜腔与气 源连接，能够充压。存膜腔充压后，能使得柔性筒膜伸出外壳以外的部分保持膨胀；柔性 筒膜在存膜腔内的部分收卷或收折存放；柔性筒膜伸出外壳以外部分的长度能够调节。
[0006]所述的探测器限位机构包括线缆、探测器和气动夹持器；气动夹持器安装在存线腔内。 线缆的内端用于输出探测器检测到的数据。线缆穿过气动夹持器的夹持部、中心套筒的内 腔，并被中心套筒与探测尖端之间的柔性筒膜夹住。线缆的外端伸出至柔性筒膜的尖端开 口处，并安装有朝外的探测器。
[0007]作为优选，在工作过程中，通过调节气动夹持器对线缆提供的摩擦力，调节线缆与柔 性筒膜尖端的相对速度；探测器包含摄像头；通过摄像头拍摄的画面中柔性筒膜的比例δ 判断探测器是否处于柔性筒膜尖端的适当位置。
[0008]在柔性筒膜向外伸出的过程中，若比例δ低于预设范围，则气动夹持器的夹持力增大， 减慢探测器向外伸出的速度，使得探测器相对于柔性筒膜回到适当位置。若比例δ高于预 设范围，则气动夹持器的夹持力减小，加快探测器向外伸出的速度，使得探测器相对于
柔 性筒膜回到适当位置。
[0009]在柔性筒膜向内缩回的过程中，若比例δ低于预设范围，则气动夹持器的夹持力减小， 加快探测器向内伸缩回的速度，使得探测器相对于柔性筒膜回到适当位置。若比例δ高于 预设范围，则气动夹持器的夹持力增大，减慢探测器向内伸出的速度，使得探测器相对于 柔性筒膜回到适当位置。
[0010]作为优选，所述的中心套筒的内侧能够充压；中心套筒的内侧充压后减小柔性筒膜对 线缆的挤压力。当气动夹持器对线缆提供的摩擦力无法使得探测器的速度与柔性筒膜尖端 的速度保持一致时，对中心套筒内充压，减小柔性筒膜对线缆的摩擦力。
[0011]作为优选，所述的吐料机构还包括筒膜整理控速组件。所述的筒膜整理控速组件包括 两根滚轴。相互平行的两根滚轴均支承在存膜腔内，且分别设置中心套筒的两侧。两根滚 轴上与中心套筒对齐的位置均开设有环形凹槽，环形凹槽与套置在中心套筒上的柔性筒膜 接触。两根滚轴在动力元件的驱动下同步反向转动。
[0012]作为优选，所述环形凹槽的截面呈弧形，且覆盖有摩擦层。
[0013]作为优选，柔性筒膜能沿轴线方向收折在一起，减小自身长度。
[0014]作为优选，气动夹持器包括间隔设置的两个夹持气囊。两个夹持气囊之间形成气动夹 持器的夹持部。当气动夹持器充压时，两个夹持气囊同步膨胀，夹持住线缆。通过调节两 个夹持气囊内的压力，调节气动夹持器对线缆的夹持力。
[0015]作为优选，所述外壳的内腔中部固定有隔板。隔板将外壳内的存膜腔和存线腔隔开。 隔板上开设有让位孔道。
[0016]作为优选，所述的外壳包括前壳体和后壳体。隔板设置在前壳体与后壳体之间。前壳 体与后壳体通过法兰结构连接。前壳体与隔板之间设置有环形密封圈。
[0017]该折纸结构的软体探测机器人的驱动方法具体如下：
[0018]外部的气源持续保持存膜腔内的压力在预设范围内。
[0019]当需要向外伸出探测器时，两根滚轴的相邻侧同步向外转动，释放柔性筒膜；柔性筒 膜通过摩擦力带动线缆和探测器向外伸出。探测器上的摄像头持续拍摄图像；计算柔性筒 膜在所得图像所占的比例δ；比例δ在预设范围内时，保持气动夹持器的夹持力不变；预 设范围的下限为20％～60％；预设范围的上限为30％～80％；若比例δ低于预设范围，则 气动夹持器的夹持力增大，减慢探测器向外伸出的速度，使得探测器相对于柔性筒膜回到 适当位置。若比例δ高于预设范围，则气动夹持器的夹持力减小，加快探测器向外伸出的 速度，使得探测器相对于柔性筒膜回到适当位置。
[0020]当需要向内收回探测器时，两根滚轴的相邻侧同步向内转动，向内收回柔性筒膜；柔 性筒膜通过摩擦力带动线缆和探测器向内收缩伸出。探测器上的摄像头持续拍摄图像；计 算柔性筒膜在所得图像所占的比例δ；比例δ在预设范围内时，保持气动夹持器的夹持力 不变；若比例δ低于预设范围，则气动夹持器的夹持力增大，减慢探测器向外伸出的速度， 使得探测器相对于柔性筒膜回到适当位置。若比例δ高于预设范围，则气动夹持器的夹持 力减小，加快探测器向外伸出的速度，使得探测器相对于柔性筒膜回到适当位置。若比例 δ低于预设范围，则气动夹持器的夹持力增大，减慢探测器向外伸出的速度，使得探测器 相对于柔性筒膜回到适当位置。若比例δ高于预设范围，则气动夹持器的夹持力减小，加 快探测器向外伸出的速度，使得探测器相对于柔性筒膜回到适当位置。
[0021]本专利技术具有的有益效果是：
[0022]1、本专利技术的控制器通过实时计算探测器拍摄的画面中柔性筒膜所占的比例δ来估计 探测器相对于尖端的位置，并利用气动夹持器来对线缆进行摩擦减速，能够避免柔性筒膜 自身输出速度与其尖端生长速度不一致导致的探测器位置不准确问题，使得探测器一直保 持在柔性筒膜尖端的最佳位置，此时探测器既能够受到柔性筒膜的保护，又能够检测到外 界环境中的有效信息。
[0023]2、本专利技术利用柔性筒膜对线缆的摩擦力来带动线缆和探测器运动，不需要为探测器 额外提供释放和回收的动力元件，并气动夹持器夹持线缆的方式为线缆减速，确保线缆与 的探测器的速度保持一致，探测器一直保持在柔性筒膜尖端的最佳位置。
[0024]3、本专利技术使用两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种折纸结构的软体探测机器人，包括外壳(1)和吐料机构；其特征在于：还包括探测器限位机构；所述外壳(1)内设置有相互隔离的存膜腔和存线腔；存膜腔上设置有吐料口；吐料机构安装在存膜腔中，用于向外释放探测器；探测器限位机构安装在存线腔中，用于使探测器保持在柔性检测臂的尖端；吐料机构包括中心套筒(9)、柔性筒膜(14)；中心套筒(9)固定在存膜腔中，且内腔与存线腔连通；中心套筒(9)的外端朝向吐料口；柔性筒膜(14)套置在中心套筒(9)的外侧，且内端与存膜腔密封连接；柔性筒膜(14)的外端伸出吐料口并向外翻折后与外壳(1)密封连接；存膜腔与气源连接，能够充压；存膜腔充压后，能使得柔性筒膜(14)伸出外壳(1)以外的部分保持膨胀；柔性筒膜(14)在存膜腔内的部分收卷或收折存放；柔性筒膜(14)伸出外壳(1)以外部分的长度能够调节；所述的探测器限位机构包括线缆(15)、探测器(13)和气动夹持器(7)；气动夹持器(7)安装在存线腔内；线缆(15)的内端用于输出探测器(13)检测到的数据；线缆(15)穿过气动夹持器(7)的夹持部、中心套筒(9)的内腔，并被中心套筒(9)与探测尖端之间的柔性筒膜(14)夹住；线缆(15)的外端伸出至柔性筒膜(14)的尖端开口处，并安装有朝外的探测器(13)。2.根据权利要求1所述的一种折纸结构的软体探测机器人，其特征在于：在工作过程中，通过调节气动夹持器(7)对线缆提供的摩擦力，调节线缆与柔性筒膜(14)尖端的相对速度；探测器(13)包含摄像头；通过摄像头拍摄的画面中柔性筒膜(14)的比例δ判断探测器(13)是否处于柔性筒膜(14)尖端的适当位置；在柔性筒膜(14)向外伸出的过程中，若比例δ低于预设范围，则气动夹持器(7)的夹持力增大，减慢探测器(13)向外伸出的速度，使得探测器(13)相对于柔性筒膜(14)回到适当位置；若比例δ高于预设范围，则气动夹持器(7)的夹持力减小，加快探测器(13)向外伸出的速度，使得探测器(13)相对于柔性筒膜(14)回到适当位置；在柔性筒膜(14)向内缩回的过程中，若比例δ低于预设范围，则气动夹持器(7)的夹持力减小，加快探测器(13)向内伸缩回的速度，使得探测器(13)相对于柔性筒膜(14)回到适当位置；若比例δ高于预设范围，则气动夹持器(7)的夹持力增大，减慢探测器(13)向内伸出的速度，使得探测器(13)相对于柔性筒膜(14)回到适当位置。3.根据权利要求1或2所述的一种折纸结构的软体探测机器人，其特征在于：所述的中心套筒(9)的内侧能够充压；中心套筒(9)的内侧充压后减小柔性筒膜(14)对线缆的挤压力；当气动夹持器(7)对线缆提供的摩擦力无法使得探测器的速度与柔性筒膜(14)尖端的速度保持一致时，对中心套筒(9)内充压，减小柔性筒膜(14)对线缆的摩擦力。4.根据权利要求1或2所述的一种折纸结构的软体探测机器人，其特征在于：所述的吐料机构还包括筒膜整理控速组件；所述的筒膜整理控速组件包括两根滚轴；相互平行的两根滚轴均支承在存膜腔内，且分别设置中心套筒(9)的两侧；两根滚轴上与中心套筒(9)对齐的位置均开设有环形凹槽，环形凹槽与套置在中心套筒(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，许明，张帝，李诚辉，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：