基于巨电流变液的软体驱动器和爬行机器人制造技术

本申请涉及软体驱动器及爬行机器人技术领域，公开了一种基于巨电流变液的软体驱动器，包括多个驱动单元，每个驱动单元包括一个流体网格和两个网格变刚度块，流体网格内设有用于容纳驱动流体的流体腔，两个网格变刚度块分别设于流体网格的两端，流体网格的侧壁能够限制流体网格的周向变形，网格变刚度块能够通过巨电流变液改变刚度，以使得流体腔中的驱动流体带动驱动单元轴向变形；多个驱动单元的同一侧依次连接，多个驱动单元的同一侧设有沿着多个驱动单元设置的侧面驱动单元，侧面驱动单元能够驱动多个驱动单元侧向变形。本申请还提供了一种爬行机器人。本申请能够提高软体驱动器的使用效果。器的使用效果。器的使用效果。

【技术实现步骤摘要】
基于巨电流变液的软体驱动器和爬行机器人


[0001]本申请涉及软体驱动器及爬行机器人
，更具体地说，是涉及一种基于巨电流变液的软体驱动器和爬行机器人。

技术介绍

[0002]软体爬行机器人领域致力于创造由柔软、灵活的材料组成的爬行机器人。相较于采用金属和硬塑料的刚性爬行机器人，软体爬行机器人具有更高的适应性、安全性与鲁棒性，因此该领域在过去十年中吸引了众多学者关注。软体驱动器作为软体爬行机器人的腿部重要构件，其自由度数量、响应速度和使用寿命影响着软体爬行机器人的运动性能。流体网格构型的软体驱动器由于其结构简单、驱动力大，是常用的软体驱动器结构之一。
[0003]然而，现有的绝大多数流体网格构型的软体驱动器的自由度少，运动模式单一，不能适应多变的应用场景。中国专利CN114771686A公布了一种利用多驱动器并联的实现直行和转弯的软体爬行机器人，虽然该结构的机器人具有较多自由度，但是该结构的机器人同时引入了较多管道，会束缚机器人的爬行运动，增加了整体系统的不稳定性。中国专利CN112045694A公布了一种利用巨电流变液实现分段弯曲的流体网格型驱动器，巨电流变液具有控制简单、响应迅速的优势，这种流体网格型驱动器的单输入变自由度的特性使其具有更高的适应性。但是，由于该流体网格型驱动器只有一个腔室，在分段弯曲过程中，非弯曲段的网格腔室会产生不必要的膨胀挤压，增加流体的体积消耗，即一方面，较多的输入流体体积会降低响应速度，另一方面，过度的挤压会增加软体材料的最大应力，降低软体机器人寿命。
[0004]因此，具有多种运动模式、快速响应和系留少特点的流体网格驱动器，能够实现不受束缚地快速的前进和后退，以及跨越不同高度障碍物的软体爬行机器人，具有很强的实用价值和重要的研究意义。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种基于巨电流变液的软体驱动器和爬行机器人，能够解决现有的软体爬行机器人功能单一、环境适应性低、系留多、响应速度慢、因驱动器过度膨胀造使用寿命短的技术问题，提高了软体驱动器和爬行机器人的使用效果。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种基于巨电流变液的软体驱动器，包括多个驱动单元，每个驱动单元包括一个流体网格和两个网格变刚度块，流体网格内设有用于容纳驱动流体的流体腔，两个网格变刚度块分别设于流体网格的两端，流体网格的侧壁能够限制流体网格的周向变形，网格变刚度块能够通过巨电流变液改变刚度，以使得流体腔中的驱动流体带动驱动单元轴向变形；
[0007]多个驱动单元的同一侧依次连接，多个驱动单元的同一侧设有沿着多个驱动单元设置的侧面驱动单元，侧面驱动单元能够驱动多个驱动单元侧向变形。
[0008]在第一方面的一种可能的实现方式中，侧面驱动单元包括中间变刚度块，中间变
刚度块贴合在多个驱动单元的同一侧。
[0009]在第一方面的另一种可能的实现方式中，侧面驱动单元还包括两个侧向变刚度块，两个侧向变刚度块和中间变刚度块贴合在多个驱动单元的同一侧，两个侧向变刚度块分别设于中间变刚度块的两侧。
[0010]在第一方面的另一种可能的实现方式中，侧面驱动单元的数量为至少三个，相邻的侧面驱动单元之间设有间隙。
[0011]在第一方面的另一种可能的实现方式中，还包括头部驱动单元，头部驱动单元连接在多个驱动单元的第一端，头部驱动单元包括第一流体网格和第一网格变刚度块，第一网格变刚度块连接于第一流体网格靠近多个驱动单元的一端，第一流体网格靠近第一网格变刚度块的一侧刚度小于第一流体网格远离第一网格变刚度块的一侧的刚度。
[0012]在第一方面的另一种可能的实现方式中，还包括尾部驱动单元，尾部驱动单元连接在多个驱动单元的第二端，尾部驱动单元包括第二流体网格和第二网格变刚度块，第二网格变刚度块连接于第二流体网格靠近多个驱动单元的一端，第二流体网格靠近第二网格变刚度块的一侧刚度小于第二流体网格远离第二网格变刚度块的一侧的刚度。
[0013]在第一方面的另一种可能的实现方式中，网格变刚度块包括第一壳体、第一支撑柱和两个第一电极片，第一壳体内设有第一巨电流变液容腔，第一支撑柱和两个第一电极片设于第一壳体内，两个第一电极片分别设于第一巨电流变液容腔的两侧，两个第一电极片用于分别连接电源正负极，第一支撑柱用于分隔开两个第一电极片；中间变刚度块和侧向变刚度块分别包括柔性电极片、第二壳体、第二支撑柱和一个第二电极片，柔性电极片和第二壳体之间密封设置有第二巨电流变液容腔，第二支撑柱和第二电极片设于第二巨电流变液容腔内，柔性电极片和第二电极片用于分别连接电源正负极，第二支撑柱用于分隔开柔性电极片和第二电极片，所有中间变刚度块和所有侧向变刚度块的柔性电极片一体成型，柔性电极片还与多个驱动单元连接。
[0014]在第一方面的另一种可能的实现方式中，每个流体网格的外侧壁上设有用于连接侧面驱动单元的安装面，安装面呈平面形，每个流体网格在安装面的对侧呈拱形结构。
[0015]在第一方面的另一种可能的实现方式中，多个驱动单元的流体腔依次连通，至少一个驱动单元的流体腔上设有用于通入驱动流体的流体管道，流体管道和多个驱动单元的流体腔位于同一直线上。
[0016]第二方面，本申请实施例提供了一种爬行机器人，包括控制器、泵、阀、高压电源、继电器和多个如第一方面中所述的软体驱动器，泵和阀和流体管道通过管道依次连接，控制器分别与阀和继电器分别电连接，高压电源通过继电器分别与第一电极片、第二电极片和柔性电极片电连接。
[0017]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0018]本申请实施例提供的一种基于巨电流变液的软体驱动器，设置多个驱动单元，每个驱动单元包括一个流体网格和两个网格变刚度块，每个驱动单元的两个网格变刚度块在流体网格的实现对流体网格的形状的精确控制，提高了对软体驱动器的控制精度，减小了流体的体积消耗，提升了软体驱动器的响应速度，同时避免了以往的软体驱动器中的流体网格之间的过度的挤压，提高了软体驱动器的使用寿命。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本申请一实施例提供的基于巨电流变液的软体驱动器的立体结构示意图；
[0021]图2是本申请一实施例提供的基于巨电流变液的软体驱动器的内部结构示意图；
[0022]图3是本申请一实施例提供的网格变刚度块的立体分解结构示意图；
[0023]图4是本申请一实施例提供的侧面驱动单元的立体分解结构示意图；
[0024]图5是本申请一实施例提供的基于巨电流变液的软体驱动器的运动状态示意图；
[0025]图6是本申请一实施例提供的基于巨电流变液的软体驱动器的仰视结构示意图；
[0026]图7是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于巨电流变液的软体驱动器，其特征在于，包括多个驱动单元(100)，每个驱动单元(100)包括一个流体网格(110)和两个网格变刚度块(120)，所述流体网格(110)内设有用于容纳驱动流体的流体腔(111)，所述两个网格变刚度块(120)分别设于所述流体网格(110)的两端，所述流体网格(110)的侧壁能够限制所述流体网格(110)的周向变形，所述网格变刚度块(120)能够通过巨电流变液改变刚度，以使得所述流体腔(111)中的驱动流体带动所述驱动单元(100)轴向变形；所述多个驱动单元(100)的同一侧依次连接，所述多个驱动单元(100)的同一侧设有沿着所述多个驱动单元(100)设置的侧面驱动单元(200)，所述侧面驱动单元(200)能够驱动所述多个驱动单元(100)侧向变形。2.如权利要求1所述的基于巨电流变液的软体驱动器，其特征在于，所述侧面驱动单元(200)包括中间变刚度块(210)，所述中间变刚度块(210)贴合在所述多个驱动单元(100)的同一侧。3.如权利要求2所述的基于巨电流变液的软体驱动器，其特征在于，所述侧面驱动单元(200)还包括两个侧向变刚度块(220)，所述两个侧向变刚度块(220)和所述中间变刚度块(210)贴合在所述多个驱动单元(100)的同一侧，所述两个侧向变刚度块(220)分别设于所述中间变刚度块(210)的两侧。4.如权利要求3所述的基于巨电流变液的软体驱动器，其特征在于，所述侧面驱动单元(200)的数量为至少三个，相邻的所述侧面驱动单元(200)之间设有间隙。5.如权利要求4所述的基于巨电流变液的软体驱动器，其特征在于，还包括头部驱动单元(300)，所述头部驱动单元(300)连接在所述多个驱动单元(100)的第一端，所述头部驱动单元(300)包括第一流体网格(310)和第一网格变刚度块(320)，所述第一网格变刚度块(320)连接于所述第一流体网格(310)靠近所述多个驱动单元(100)的一端，所述第一流体网格(310)靠近所述第一网格变刚度块(320)的一侧刚度小于所述第一流体网格(310)远离所述第一网格变刚度块(320)的一侧的刚度。6.如权利要求5所述的基于巨电流变液的软体驱动器，其特征在于，还包括尾部驱动单元(400)，所述尾部驱动单元(400)连接在所述多个驱动单元(100)的第二端，所述尾部驱动单元(400)包括第二流体网格(410)和第二网格变刚度块(420)，所述第二网格变刚度块(420)连接于所述第二流体网格(410)靠近所述多个驱动单元(100)的一端，所述第二流体网格(410)靠近所述第二网格变刚度块(420)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩斌，黄添添，陈学东，
申请(专利权)人：广东省智能机器人研究院，
类型：发明
国别省市：