一种基于变刚度控制的多模态气动微型机器人制造技术

本发明专利技术是一种基于变刚度控制的多模态气动微型机器人，包括机身，两侧设有第一后脚和第二后脚，内部设有第一前脚和第二前脚；第一前脚和第二后脚正向移动的摩擦系数大于反向移动的摩擦系数；第二前脚和第一后脚正向移动的摩擦系数小于反向移动的摩擦系数；机身上还安装有：对称布置的第一关节和第二关节，分别靠近第一前脚和第二前脚；第一电极和第二电极，其通电状态相反；第一气囊，安装于第一关节上端，通过其循环膨胀和收缩，实现反向移动；第二气囊，安装于第二关节上端，通过其循环膨胀和收缩，实现正向移动

【技术实现步骤摘要】
一种基于变刚度控制的多模态气动微型机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体是一种基于变刚度控制的多模态气动微型机器人
。

技术介绍

[0002]气动机器人若要实现多模态运动和方向控制，往往需要设置多路气道，或是附加气动阀等逻辑开关元件，这对机器人设计
、
制备造成了困难
。
特别是对于气动行走机器人，不仅结构复杂，影响负载能力，而且还难以缩小体积，实现小型化
。

技术实现思路

[0003]为解决
技术介绍
中的技术问题，本专利技术公开了一种基于变刚度控制的多模态气动微型机器人
。
[0004]本专利技术提供一种基于变刚度控制的多模态气动微型机器人，包括机身，其两侧分别设为第一后脚和第二后脚，其内部安装有与第一后脚同侧的第一前脚，与第二后脚同侧的第二前脚；
[0005]机身向第二后脚方向移动设为正向移动；
[0006]第一前脚和第二后脚正向移动的摩擦系数大于反向移动的摩擦系数；
[0007]第二前脚和第一后脚正向移动的摩擦系数小于反向移动的摩擦系数；
[0008]机身上还安装有：
[0009]对称布置的第一关节和第二关节，分别靠近第一前脚和第二前脚；
[0010]第一电极和第二电极，其通电状态相反，用于分别加热第一关节和第二关节，使其软化；
[0011]第一气囊，安装于第一关节上端，通过其循环膨胀和收缩，驱动第一关节弓起或复位，实现反向移动；
[0012]第二气囊，安装于第二关节上端，通过其循环膨胀和收缩，驱动第二关节弓起或复位，实现正向移动
。
[0013]当机器人需要正向移动时，先将第二电极通电，使第二关节软化；然后在第二气囊中充入压缩空气，使其膨胀，第二关节向上弓起，并带动第二前脚对地面施压；由于第一关节的硬度不变，因此第二关节弓起的过程中，机器人会以第二前脚和第一后脚为支点向上移动，第一前脚和第二后脚悬空；第二关节弓起过程中，第二前脚具有反向移动的趋势，第一后脚具有正向移动的趋势，第二前脚的摩擦系数大于第一后脚的摩擦系数，因此第二前脚保持不动，第一后脚正向移动一段距离；随后第二气囊泄压，第二关节复位，第二前脚具有正向移动的趋势，第一后脚具有反向移动的趋势，第二前脚的摩擦系数小于第二后脚的摩擦系数，因此第一后脚保持不动，第二前脚正向移动一段距离
。
[0014]当机器人需要反向移动时，给第一电极通电即可
。
[0015]本专利技术只需要给第一气囊或第二气囊充气或排气，通过局部刚度控制实现运动功
能，使得机器人进行正向反向移动，减少了气道，简化了结构，不会影响负载，还便于缩小体积
。
[0016]为进一步减少气道，设计如下：机身设置有气槽，其两端分别连通第一气囊和第二气囊；气槽上安装有气嘴
。
[0017]为简化制造工艺，降低成本，进一步的设计是：机身
、
第一后脚
、
第二后脚
、
第一关节和第二关节通过
3D
打印一体成型，其材质为热塑性
PLA。
[0018]如关节过厚，其形变幅度较小，机器人行走的速度也慢，基于此，进一步的设计是：第一关节和第二关节上均设置有贯穿的凹槽
。
[0019]为实现前脚后脚正向反向移动的摩擦系数不同，一般会在前脚后脚的底部设置倾斜布置的凸刺，如此，会使得结构复杂，制作成本高；而且当前脚后脚磨损时，需要整体更换机身，进一步提高成本，基于此，进一步的改进在于：第一前脚上设置有第一前脚摩擦掌，第二前脚上设置有第二前脚摩擦掌，第一后脚上设置有第一后脚摩擦掌，第二后脚上设置有第二后脚摩擦掌；第一前脚摩擦掌
、
第二前脚摩擦掌
、
第一后脚摩擦掌
、
第二后脚摩擦掌为布料，布料上的凸起部向一侧倾斜
。
附图说明
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明
。
[0021]图1是本专利技术的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术的俯视图；
[0023]图3是图2中
A
‑
A
的剖视图；
[0024]图4是机身的结构示意图；
[0025]图5是本专利技术的仰视图；
[0026]图6是摩擦掌的结构图；
[0027]图中：
1、
机身；
2、
第一后脚；
3、
第二后脚；
4、
第一前脚；
5、
第二前脚；
6、
第一关节；
7、
第二关节；
8、
第一电极；
9、
第二电极；
10、
第一气囊；
11、
第二气囊；
12、
气槽；
13、
气嘴；
14、
凹槽；
15、
第一前脚摩擦掌；
16、
第二前脚摩擦掌；
17、
第一后脚摩擦掌；
18、
第二后脚摩擦掌
。
具体实施方式
[0028]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明
。
这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成
。
[0029]实施例一：
[0030]如图1‑3所示，本专利技术是一种基于变刚度控制的多模态气动微型机器人，包括矩形的机身1，其两侧分别设为第一后脚2和第二后脚
3。
第一后脚2和第二后脚3对称，其内部均开设有矩形孔，使其呈“回”字形
。
机身1上还安装有对称布置的第一前脚4和第二前脚5，其与地面的接触部分位于矩形孔内
。
[0031]矩形孔内连接有对称布置的第一关节6和第二关节
7。
第一关节6和第二关节7垂直于机器人的移动方向
。
第一关节6位于第一前脚4的内侧，上端安装有第一气囊
10
，第一气囊
10
通过隔板与第一前脚4连接；第二关节7位于第二前脚5的内侧，上端安装有第二气囊
11
，第二气囊
11
通过隔板与第二前脚5连接
。
第一气囊
10
和第二气囊
11
呈对称布置
。
[0032]机身1设置有气槽
12
，其两端分别连通第一气囊
10
和第二气囊
11。
气槽
12
上安装有气嘴
13
，用于第一气囊
10
和第二气囊
11
充气或排气
。
[0033]第一前脚4上设置有第一前脚摩擦掌
15
，第二前脚5上设置有第一前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于变刚度控制的多模态气动微型机器人，其特征在于：包括机身
(1)
，其两侧分别设为第一后脚
(2)
和第二后脚
(3)
，其内部安装有与所述第一后脚
(2)
同侧的第一前脚
(4)
，与所述第二后脚
(3)
同侧的第二前脚
(5)
；所述机身
(1)
向第二后脚
(3)
方向移动设为正向移动；所述第一前脚
(4)
和第二后脚
(3)
正向移动的摩擦系数大于反向移动的摩擦系数；所述第二前脚
(5)
和第一后脚
(2)
正向移动的摩擦系数小于反向移动的摩擦系数；所述机身
(1)
上还安装有：对称布置的第一关节
(6)
和第二关节
(7)
，分别靠近所述第一前脚
(4)
和第二前脚
(5)
；第一电极
(8)
和第二电极
(9)
，其通电状态相反，用于分别加热所述第一关节
(6)
和第二关节
(7)
，使其软化；第一气囊
(10)
，安装于所述第一关节
(6)
上端，通过其循环膨胀和收缩，驱动所述第一关节
(6)
弓起或复位，实现反向移动；第二气囊
(11)
，安装于所述第二关节
(7)
上端，通过其循环膨胀和收缩，驱动所述第二关节
(7)
弓起或复位，实现正向移动
。2.
根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：