一种气压驱动的四足软体爬壁机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，包括肩部连接件、软体脊柱、髋部连接件、四个软体腿、以及四个软体脚。软体脊柱、软体腿均包含四个躯干膨胀杆，每只软体脚包含三个软体脚趾，肩部连接件、髋部连接件通过软体脊柱相连，同时肩部连接件连接两条腿、髋部连接件连接另两条腿。软体脊柱、软体腿、软体脚趾均通过外部气源来驱动，都具有多个自由度。本发明专利技术机构灵活、环境适应力强，可实现在不平的粗糙面上直行、转弯、越障等，且爬行速度较快。此外，该软体机器人软体脊柱、软体腿可调整刚度，具有很好的承载能力。具有很好的承载能力。具有很好的承载能力。

A quadruped soft wall climbing robot driven by air pressure

【技术实现步骤摘要】
一种气压驱动的四足软体爬壁机器人


[0001]本专利技术涉及软体机器人
，尤其涉及一种气压驱动的四足软体爬壁机器人。

技术介绍

[0002]软体机器人在人机交互及未知复杂环境下，软体机器人具有强大的安全性、环境适应能力和灵活性。对复杂非结构环境及危险条件，用软体爬壁机器人替代人工进行清洗、检测、维修等操作，能够降低作业风险、提高效率、节省成本，还可以降低设备的设计约束，因此软体机器人具有较好的应用前景。
[0003]气动软体机器人是以气体为动力来源，可通过驱动不同组合的腔体结构，实现软体材料的伸长、弯曲和扭转等动作，获得多种运动和力的传递。气动软体机器人可用一个气源与电磁阀相接，通过控制阀来对不同腔体充压就能实现机构多个自由度及刚度的控制，产生的动力大且响应速度快。
[0004]专利(201920660047)公开了一种具有三通道软体腿的四足机器人，可适应于复杂结构环境。专利(202011548831.4)公开了具有全方位弯曲气动腿的四足软体机器人。这两种软体机器人腿部都具有较多的运动自由度，但是躯干部分是刚体结构，在非结构环境下不能很好地顺应腿部的运动，出现翻越障碍物、转弯的困难。
[0005]为提高软体机器人在非结构环境下的爬行能力，需要设计具有多自由度的软体脊柱及具有抓取功能的软体脚趾。此外，为适应承载要求，软体机器人的脊柱和腿需要一定的变刚度能力。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，具有多自由度的软体脊柱和能够抓取墙面的软体脚趾。此外，脊柱和腿具有适应不同承载要求的变刚度能力。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0008]一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，包括肩部连接件、软体脊柱、髋部连接件、第一至第四软体腿、以及第一至第四软体脚；
[0009]所述软体脊柱、第一至第四软体腿结构相同，均包含第一至第四躯干膨胀杆；
[0010]所述第一至第四躯干膨胀杆结构相同，均包含第一杆体、第一纤维线和第一纤维布；
[0011]所述第一杆体为两端封闭的空心圆柱体，能够膨胀收缩，其内壁上设有内螺纹、外壁上设有第一外螺纹，内壁上的内螺纹和第一外螺纹朝向相同；所述第一外螺纹为梯形螺纹且表面上设有用于固定所述第一纤维线的凹槽；所述第一杆体两端的端面中心均设有用于和外部气源相联通的驱动孔；
[0012]所述第一纤维线沿着所述第一外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在所述第一杆体上，
用于限制所述第一杆体的膨胀程度；
[0013]所述第一纤维布沿第一杆体轴线粘贴在所述第一杆体的杆身上，其长度和杆身长度相等，用于限制第一杆体在第一纤维布粘贴处伸长；
[0014]所述第一至第四躯干膨胀杆平行设置，第一躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，第三躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，且第一、第三躯干膨胀杆轴线之间的距离等于第二、第四躯干膨胀杆轴线之间的距离；所述第一、第二躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第二、第三躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第三、第四躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反；所述第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的轴线之间，所述第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的轴线之间；
[0015]所述肩部连接件、髋部连接件结构相同，均包含第一驱动口、以及第一至第三躯干连接口；所述第一至第三躯干连接口结构相同，均设有第一至第四固定盲孔，且第一至第四固定盲孔中心均设有和所述第一驱动口相联通的通道；
[0016]所述肩部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第一软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第二软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第一软体腿、第二软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述肩部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述肩部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；
[0017]所述髋部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第三软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第四软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第三软体腿、第四软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述髋部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述髋部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；
[0018]所述第一软体腿、第四软体腿相互平行，第二软体腿、第三软体腿相互平行；令第一软体腿、第二软体腿所在平面为A，第三软体腿、第四软体腿所在平面为B，第一软体腿、第四软体腿所在平面为C，第二软体腿、第三软体腿所在平面为D，所述软体脊柱分别垂直于所述平面A、平面B，且所述软体脊柱在所述平面C、平面D的平分面上；
[0019]所述第一至第四软体脚结构相同，均包含脚踝连接件、以及第一至第三软体脚趾；
[0020]所述第一至第三软体脚趾结构相同，均包含脚趾膨胀杆和钩爪；
[0021]所述脚趾膨胀杆包含第二杆体、第三杆体、第二纤维线、第三纤维线和第二纤维布；
[0022]所述第二杆体、第三杆体结构相同，均为空心半椭圆柱体，能够膨胀收缩，包含弧面侧壁、矩形侧壁、第一端面和第二端面；所述第二纤维布一面粘贴在所述第二杆体的矩形侧壁上、另一面粘贴在所述第三杆体的矩形侧壁上，使得第二杆体、第三杆体形成椭圆柱体；所述第二纤维布用于限制第二杆体、第三杆体在第二纤维布处伸长；所述第二杆体、第三杆体的第一端面共面，且第二杆体、第三杆体的第一端面上均设有用于和外部气源联通
的驱动孔；
[0023]所述第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的外壁上设有第二外螺纹、第三外螺纹，所述第二外螺纹、第三外螺纹结构相同且方向相反，其交点位于所述第二纤维布两侧且关于第二纤维布所在平面对称；
[0024]所述第二外螺纹、第三外螺纹均为梯形螺纹，其中，第二外螺纹的表面上设有用于固定所述第二纤维线的凹槽，第三外螺纹的表面上设有用于固定所述第三纤维线的凹槽；
[0025]所述第二纤维线、第三纤维线分别沿着所述第二外螺纹、第三外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的外壁上，用于限制第二杆体、第三杆体的膨胀程度；
[0026]所述钩爪设置在第二杆体、第三杆体的第二端面上，用于配合脚趾膨胀杆进行抓握；
[0027]所述脚踝连接件包含第二驱动口、第四躯干连接口、以及第一至第三脚趾连接口；所述第四躯干连接口设有第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，其特征在于，包括肩部连接件、软体脊柱、髋部连接件、第一至第四软体腿、以及第一至第四软体脚；所述软体脊柱、第一至第四软体腿结构相同，均包含第一至第四躯干膨胀杆；所述第一至第四躯干膨胀杆结构相同，均包含第一杆体、第一纤维线和第一纤维布；所述第一杆体为两端封闭的空心圆柱体，能够膨胀收缩，其内壁上设有内螺纹、外壁上设有第一外螺纹，内壁上的内螺纹和第一外螺纹朝向相同；所述第一外螺纹为梯形螺纹且表面上设有用于固定所述第一纤维线的凹槽；所述第一杆体两端的端面中心均设有用于和外部气源相联通的驱动孔；所述第一纤维线沿着所述第一外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在所述第一杆体上，用于限制所述第一杆体的膨胀程度；所述第一纤维布沿第一杆体轴线粘贴在所述第一杆体的杆身上，其长度和杆身长度相等，用于限制第一杆体在第一纤维布粘贴处伸长；所述第一至第四躯干膨胀杆平行设置，第一躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，第三躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，且第一、第三躯干膨胀杆轴线之间的距离等于第二、第四躯干膨胀杆轴线之间的距离；所述第一、第二躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第二、第三躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第三、第四躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反；所述第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的轴线之间，所述第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的轴线之间；所述肩部连接件、髋部连接件结构相同，均包含第一驱动口、以及第一至第三躯干连接口；所述第一至第三躯干连接口结构相同，均设有第一至第四固定盲孔，且第一至第四固定盲孔中心均设有和所述第一驱动口相联通的通道；所述肩部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第一软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第二软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第一软体腿、第二软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述肩部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述肩部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；所述髋部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第三软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第四软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第三软体腿、第四软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述髋部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述髋部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；所述第一软体腿、第四软体腿相互平行，第二软体腿、第三软体腿相互平行；令第一软体腿、第二软体腿所在平面为A，第三软体腿、第四软体腿所在平面为B，第一软体腿、第四软体腿所在平面为C，第二软体腿、第三软体腿所在平面为D，所述软体脊柱分别垂直于所述平面A、平面B，且所述软体脊柱在所述平面C、平面D的平分面上；
所述第一至第四软体脚结构相同，均包含脚踝连接件、以及第一至第三软体脚趾；所述第一至第三软体脚趾结构相同，均包含脚趾膨胀杆和钩爪；所述脚趾膨胀杆包含第二杆体、第三杆体、第二纤维线、第三纤维线和第二纤维布；所述第二杆体、第三杆体结构相同，均为空心半椭圆柱体，能够膨胀收缩，包含弧面侧壁、矩形侧壁、第一端面...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光明，陆英杰，李志鑫，林涛，徐弈新，靳翔宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：