双运动模态机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种双运动模态机器人，包括可弯曲型躯干、气动弯曲驱动器和气动弹跳驱动器；所述可弯曲型躯干的前端固定连接有前足，其后端固定连接有后足，所述前足和所述后足的着地点确定一个基准面；所述气动弯曲驱动器的两端分别与所述可弯曲型躯干的两端固定连接；所述气动弹跳驱动器与所述可弯曲型躯干硬连接，其最低点能够从所述基准面的上方运动到所述基准面的下方。本发明专利技术的双运动模态机器人同时具有蠕动模式和跳跃模式，蠕动模式便于双运动模态机器人在路况良好的环境中移动，跳跃模式便于双运动模态机器人在存在障碍的环境中移动，其环境适应性好。其环境适应性好。其环境适应性好。

【技术实现步骤摘要】
双运动模态机器人


[0001]本专利技术涉及可移动双运动模态机器人
，具体涉及一种双运动模态机器人。

技术介绍

[0002]相较于由金属材料制作的传统刚性机器人，使用高弹性硅橡胶材料制作的软体机器人具有天生的柔顺性、环境适应性和安全性，能够实现很多传统刚性机器人难以实现的新功能，包括精准操纵微小的物体、通过受限或复杂空间以及多自由度驱动等，也可以更好地工作于非结构性环境中，在环境探索、结构检查、信息侦查等救灾、军事、勘察领域具有巨大应用前景。但是，软体移动机器人的运动一般依赖于硅橡胶材料的自身形变，这也使得当前的软体移动机器人具有运动速度慢、运动模态单一等缺点。
[0003]专利文献CN212445259U公开了一种四足机器人的柔性躯干，包括：前躯干部、后躯干部、转动轴、第一驱动电机、第二驱动电机、第一主动齿轮、第二主动齿轮、从动齿轮；前躯干部、后躯干部通过转动轴转动连接，其中，转动轴的轴线沿四足机器人的左右方向延伸，四足机器人的左右方向定义为水平面内与四足机器人的运动方向垂直的方向；第一驱动电机与前躯干部固定连接，第一驱动电机的输出端连接第一主动齿轮；第二驱动电机与后躯干部固定连接，第二驱动电机的输出端连接第二主动齿轮；第一主动齿轮、第二主动齿轮均与从动齿轮啮合；从动齿轮与转动轴连接；其中，第一驱动电机带动前躯干部和/或第二驱动电机带动后躯干部分别绕转动轴的轴线相对蜷缩或伸展。该机器人采用四足带动机器人移动的方式运动，其仅适于路况良好的环境中运动。
[0004]专利文献CN113319888A公开了一种能够定向弹跳的气动软体机器人，能够定向弹跳的气动软体机器人包括壳体，壳体形成有空腔，壳体包括底盖，底盖为半球壳，底盖设置有切口，切口贯穿底盖，切口关于底盖的至少一个对称面是非对称的；在空腔未充气的自然状态下，底盖向空腔内凹陷，切口处于闭合状态，在向空腔充气的状态下，壳体能够突跳失稳，然后切口被打开。该机器人采用弹跳的方式运动，其弹跳方向难以控制，运动方向性差。
[0005]华南理工大学论文文献《一种基于气动驱动的软体机器人的模块化设计与研究》公开了一种弯曲型气动软体驱动单元，它通过嵌入气动网格(Pneu
‑
nets)，形成软体驱动器。这种软体驱动器称为气动网格软体驱动器，或多气囊弯曲驱动器。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种双运动模态机器人，以解决现有的双运动模态机器人不能兼顾越障能力和运行方向控制的缺点。
[0007]本专利技术的技术方案是：
[0008]一种双运动模态机器人，包括可弯曲型躯干、气动弯曲驱动器和气动弹跳驱动器；所述可弯曲型躯干的前端固定连接有前足，其后端固定连接有后足，所述前足和所述后足的着地点确定一个基准面；所述气动弯曲驱动器的两端分别与所述可弯曲型躯干的两端固
定连接；所述气动弹跳驱动器与所述可弯曲型躯干硬连接，其最低点能够从所述基准面的上方运动到所述基准面的下方。
[0009]优选的，还包括安装在所述可弯曲型躯干上的气控组件，所述气动弯曲驱动器设有弯曲驱动器气口，所述气动弹跳驱动器设有弹跳驱动器气口，所述气控组件包括气泵、控制处理器、弯曲控制电磁换向阀和弹跳控制电磁换向阀，所述弯曲控制电磁换向阀与所述弯曲驱动器气口管道连通，所述弹跳控制电磁换向阀与所述弹跳驱动器气口管道连通，所述控制处理器的输出端分别与所述弯曲控制电磁换向阀的控制端、弹跳控制电磁换向阀的控制端电连接。气控组件设置另一位置，并通过气管与双运动模态机器人连接时，双运动模态机器人活动范围受气管长度限制。气控组件安装在可弯曲型躯干上时，在双运动模态机器人上设置电源，比如太阳能电池板、电池等，双运动模态机器人的活动范围不再受气管长度限制，而仅受电源限制。
[0010]进一步优选的，所述气控组件包括太阳能电池板，所述太阳能电池板用于为所述气泵、控制处理器、弯曲控制电磁换向阀和弹跳控制电磁换向阀供电。
[0011]优选的，所述气动弹跳驱动器包括外半球和内半球，所述外半球的边缘与所述内半球的边缘密封连接，在所述外半球上设有弹跳驱动器气口，所述外半球和所述内半球均采用弹性材料制成，且所述外半球的弹性模量＜所述内半球的弹性模量，所述外半球分别与所述可弯曲型躯干的两端硬连接。由于外半球分别与可弯曲型躯干的两端硬连接，所以外半球和内半球均采用弹性材料制成，这样，气动弹跳驱动器对可弯曲型躯干弯曲效果的影响最小。仅设置外半球的边缘与所述内半球的边缘密封连接，这样，外半球与内半球之间就可以形成气腔，且外半球的其它壁体与内半球的其它壁体就不存在约束状态。设置外半球的弹性模量＜内半球的弹性模量，这样，在通过弹跳驱动器气口向外半球与内半球之间的气腔充气时，就可以使内半球的壁体从外半球中鼓出，有助于双运动模态机器人弹跳。在弹跳过程中，可以通过弹跳驱动器气口对外半球与内半球之间的气腔放气，也可以维持内半球鼓出于外半球的状态。
[0012]进一步优选的，设所述外半球的内半径为R
外
，其厚度为t
外
，其制作材料的弹性模量为E
外
；所述内半球的内半径为R
内
，其厚度为t
内
，其制作材料的弹性模量为E
内
；经有限元模拟分析，设置E
内
/E
外
＝47时，气动弹跳驱动器的弹跳高度最高，为100mm，设置E
内
/E
外
＝47时，气动弹跳驱动器的弹跳高度只有50mm。
[0013]进一步优选的，所述外半球使用弹性模量为50.9KPa～91.4KPa的材料制成，所述内半球使用弹性模量为2.7MPa～4.3MPa的材料制成。这种规格的材料制作的弹跳驱动器，能够均衡双运动模态机器人的弹跳高度和对双运动模态机器人蠕动的不利影响。外半球和内半球的材料均可以使用硅胶材料。
[0014]优选的，所述气动弹跳驱动器具有向上弹射线，所述向上弹射线设置在所述前足和所述后足确定的行进面上，所述向上弹射线与所述基准面设有大于等于45
°
，且小于90
°
的夹角，且所述向上弹射线设置在所述基准面的法线的前方。这样，可以保证气动弹跳驱动器工作时，可以带动双运动模态机器人向前跳动，而非垂直向上原地跳动。专利技术人试验后，
确定“向上弹射线设置在前足和后足确定的行进面上，向上弹射线与基准面设有82
°
的夹角，且向上弹射线设置在基准面的法线”的前方时，双运动模态机器人的跳跃模式最优，可以兼顾跳跃高度和跳跃距离。
[0015]优选的，所述可弯曲型躯干包括前躯干部和后躯干部，所述前躯干部和所述后躯干部可转动连接，所述气动弹跳驱动器与所述前躯干部硬连接，或者，所述气动弹跳驱动器与所述后躯干部硬连接。气动弹跳驱动器仅与前躯干部或后躯干部硬连接时，气动弹跳驱动器不影响可弯曲型躯干的弯曲作业。
[0016]进一步优选的，所述前足和后足均包括腿部和足尖，所述足尖设置在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双运动模态机器人，包括可弯曲型躯干，其特征在于，还包括气动弯曲驱动器和气动弹跳驱动器；所述可弯曲型躯干的前端固定连接有前足，其后端固定连接有后足，所述前足和所述后足的着地点确定一个基准面；所述气动弯曲驱动器的两端分别与所述可弯曲型躯干的两端固定连接；所述气动弹跳驱动器与所述可弯曲型躯干硬连接，其最低点能够从所述基准面的上方运动到所述基准面的下方。2.如权利要求1所述的双运动模态机器人，其特征在于，还包括安装在所述可弯曲型躯干上的气控组件，所述气动弯曲驱动器设有弯曲驱动器气口，所述气动弹跳驱动器设有弹跳驱动器气口，所述气控组件包括气泵、控制处理器、弯曲控制电磁换向阀和弹跳控制电磁换向阀，所述弯曲控制电磁换向阀与所述弯曲驱动器气口管道连通，所述弹跳控制电磁换向阀与所述弹跳驱动器气口管道连通，所述控制处理器的输出端分别与所述弯曲控制电磁换向阀的控制端、弹跳控制电磁换向阀的控制端电连接。3.如权利要求2所述的双运动模态机器人，其特征在于，所述气控组件包括太阳能电池板，所述太阳能电池板用于为所述气泵、控制处理器、弯曲控制电磁换向阀和弹跳控制电磁换向阀供电。4.如权利要求1所述的双运动模态机器人，其特征在于，所述气动弹跳驱动器包括外半球和内半球，所述外半球的边缘与所述内半球的边缘密封连接，在所述外半球上设有弹跳驱动器气口，所述外半球和所述内半球均采用弹性材料制成，且所述外半球的弹性模量＜所述内半球的弹性模量，所述外半球分别与所述可弯曲型躯干的两端硬连接。5.如权利要求4所述的双运动模态机器人，其特征在于，设所述外半球的内半径为R
外
，其厚度为t
外
，其制作材料的弹性模量为E<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹桂州，史慧革，张小科，陈二强，李珍平，蒋玲芳，胡玉霞，李玲，徐鹏煜，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司南阳供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：