【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软体爬行机器人，特别是涉及一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人。
技术介绍
1、随着社会的发展，城区的改建，上世纪建设的电线杆供电、蛛网式拉线等高低空架线，由于影响市容及用电安全的考虑，逐渐改建为地底电缆，地下电缆具有占地小、输电可靠的优点，成为人们改建的首选。但是随着世纪初，城镇建设规划的不完整性，导致老城区的地底电缆存在着布线乱、巡检难、环境差等多种问题，布线杂乱常规巡检机器人更无法代替人工巡检，并且40％的地底电缆巡检空间直径不超过50cm，人工无法深入，地底电缆还可能存在着腐烂动物尸体、漏电、有毒气体等，而且随着时间的增长，电路老化问题逐渐频繁和严重，老城区的地下电缆巡检越加频繁。
2、目前最常用的地下电缆问题检修方法主要是人工爬入狭小的空间进行巡检，这种方法存在着一定的危险性，由于地底情况未知，巡检工人需要长时间在狭小的空间内作业，以及地底动物尸体腐烂等等，导致巡检工人在巡检电缆过程中，存在着诸多生命安全风险问题。另一种方法采用将电缆拖拉出来进行检修，或者整根替换检修，但是该方法仍存在着巡检过程的成本投入较大、时间成本花费较多，巡检的时长可达两倍不止。因此，针对老城区的地下电缆巡检作业，亟需一种智能化、便携式，可应对老城区地底复杂环境的巡检机器人，代替人工巡检，降低巡检成本。
3、现存的巡检机器人大多数针对新建成的地底电缆巡检，例如综合管廊巡检机器人、波士顿动力四足机器人等机器人，都需要较大平缓的空间进行运动巡检，无法通过狭小的地方去进行巡检，在遇到老城区的交错纵横的地下电
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，解决了无法应对未知的老城区地底电缆的复杂情况，更无法完成正常的巡检作业的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，包括：折纸软体驱动器、可活动刚柔卡爪和环抱式硅胶软脚，所述折纸软体驱动器的两端通过涂抹硅胶分别与卡设在前套筒中的前软体垫片和卡设在后套筒中的后软体垫片固定连接，所述前套筒和所述后套筒分别通过前固定销和后固定销与前z字底座和后z字底座固定连接，所述前z字底座和所述后z字底座分别通过弧形前底座和弧形后底座与前转轴和后转轴过盈连接，所述前转轴和所述后转轴分别与前卡槽和后卡槽固定连接，所述前卡槽内套设有前红外摄像头，所述后卡槽内套设有后红外摄像头，所述前z字底座和所述后z字底座下方两侧均扣设有可活动刚柔卡爪，所述弧形前底座和所述弧形后底座下方两侧均连接有环抱式硅胶软爪。前红外摄像头和后红外摄像头用于黑暗环境下对前后电缆情况的观察和录像，帮助巡检工人发现内部情况和电缆破损情况。弧形前底座和弧形后底座采用弧形设计，方便贴合电缆的圆形结构，增大接触面积，防止机器人爬行过程中倾倒，并且通过弧形前后底座的上圆环宽度设计。前套筒和后套筒采用了四孔镂空设计，能够保证结构强度的情况下，较少耗材使用，并可以穿过硅胶气管。
3、优选的，所述折纸软体驱动器包括右折纸软体气囊、左折纸软体气囊和上折纸软体气囊，所述右折纸软体气囊、所述左折纸软体气囊和所述上折纸软体气囊等距排布且均与所述前软体垫片和所述后软体垫片固定连接。利用折纸软体的特性，膨胀时最大程度纵向伸长和弯曲，而不是横向膨胀损失长度，和气液驱动控制，对折纸软体进行充吸气，并搭配前左软脚和前右软脚、后左软脚和后右软脚的组合控制，来固定机器人的位置，实现折纸软体机器人的伸缩和抬升、弯转等效果。所述右折纸软体气囊、所述左折纸软体气囊和所述上折纸软体气囊外表面均为吉村折纸结构，内表面均为管状折纸结构，所述吉村折纸结构为三角构型，每层三角构型错位角度为60°。吉村折纸结构具有折叠比高，伸缩能力强，承压能力强；利用吉村折纸的高折叠比、实现优秀的伸缩和弯转能力，但是单一的吉村折纸软体只能够实现伸缩的单一自由度，因此将一个吉村折纸软体等分成三个腔室，在吉村折纸软体内部加上内表面结构，该内表面需要具备和吉村折纸软体相同的折叠效果，并且能够具有弯曲的形变，而管状折纸结构则具有优良的折叠性能，并且能够完成弯曲运动，利用被管状折纸结构所区分成三部分并为中心对称的吉村折纸与管状折纸耦合的气囊，完成伸缩与弯转运动。
4、优选的，所述可活动刚柔卡爪包括前右卡爪、前左卡爪、后右卡爪和后左卡爪，所述前右卡爪和所述前左卡爪均与所述前z字底座扣设连接，所述后右卡爪和所述后左卡爪均与所述后z字底座扣设连接。能够保证相互固定，通过开合运动方式，搭配脚步内侧设计的圆角结构，达到初步自适应电缆上部外径效果。
5、优选的，所述前左卡爪和所述前右卡爪组成前刚性开合式脚部结构，所述后左卡爪和所述后右卡爪组成后刚性开合式脚部结构。
6、优选的，所述环抱式硅胶软脚包括前右软脚、前左软脚、后右软脚和后左软脚，所述前右软脚和所述前左软脚均与所述弧形前底座固定连接，所述后右软脚和所述后左软脚均与所述弧形后底座固定连接。当软脚进行充气时，发生弯曲，通过充气时的气压大小控制，对弯曲的角度和范围将进行控制，实现两侧软脚对不同直径的电缆进行适配环抱，进一步贴合与电缆外径的圆形结构，使步态规划中，脚部部位需要进行与电缆的固定时更加牢固，并且能适配不同外径的电缆；当软脚进行抽气时，将发生向外侧的微小弯曲，使脚部与电缆进行分离，取消两者之间的接触，避免了因接触产生的摩擦力因素，在抬头以及前进过程中，对于需要进行位移的脚部而言，能避免摩擦力对位移的阻碍，使运动效果更加灵活。
7、优选的，所述前左软脚、所述前右软脚、所述后左软脚和所述后右软脚均为分节式气囊结构。前左软脚、前右软脚、后左软脚和后右软脚为四个气囊，同一端的两个气囊可看作一个腔室，对两个气囊同时进行充气和抽气操作以及气压控制，即可实现脚部与电缆之间的不同接触类型，通过接触类型的变化，来适应不同的运动姿态需求以及不同直径的需巡检电缆。
8、一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人的折纸软体驱动器制作工艺，包括以下步骤：
9、s1、折纸软体驱动器的设计，吉村折纸与管状折纸采用一一相对的方式；吉村折纸向外突出对应的管状折纸向内凹陷，吉村折纸向内凹陷对应的管状折纸向外突出；对两个折纸结构进行三维模型的设计，再通过两个折纸结构模型拟合剪切，完成折纸软体气囊的模型设计，再通过三个折纸软体气囊依次旋转120°，实现三合一，完成折纸软体驱动器设计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，包括：折纸软体驱动器、可活动刚柔卡爪和环抱式硅胶软脚，所述折纸软体驱动器的两端通过涂抹硅胶分别与卡设在前套筒中的前软体垫片和卡设在后套筒中的后软体垫片固定连接，所述前套筒和所述后套筒分别通过前固定销和后固定销与前Z字底座和后Z字底座固定连接，所述前Z字底座和所述后Z字底座分别通过弧形前底座和弧形后底座与前转轴和后转轴过盈连接，所述前转轴和所述后转轴分别与前卡槽和后卡槽固定连接，所述前卡槽内套设有前红外摄像头，所述后卡槽内套设有后红外摄像头，所述前Z字底座和所述后Z字底座下方两侧均扣设有可活动刚柔卡爪，所述弧形前底座和所述弧形后底座下方两侧均连接有环抱式硅胶软爪。
2.根据权利要求1所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，所述折纸软体驱动器包括右折纸软体气囊、左折纸软体气囊和上折纸软体气囊，所述右折纸软体气囊、所述左折纸软体气囊和所述上折纸软体气囊等距排布且均与所述前软体垫片和所述后软体垫片固定连接；
3.根据权利要求1所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其
4.根据权利要求3所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，所述前左卡爪和所述前右卡爪组成前刚性开合式脚部结构，所述后左卡爪和所述后右卡爪组成后刚性开合式脚部结构。
5.根据权利要求1所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，所述环抱式硅胶软脚包括前右软脚、前左软脚、后右软脚和后左软脚，所述前右软脚和所述前左软脚均与所述弧形前底座固定连接，所述后右软脚和所述后左软脚均与所述弧形后底座固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，所述前左软脚、所述前右软脚、所述后左软脚和所述后右软脚均为分节式气囊结构。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人的折纸软体驱动器制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
8.一种根据权利要求1-6任一项所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人的并行气液驱动控制多腔室，其特征在于，包括：12个电磁阀，12个所述电磁阀的上表面的一端均设置有气接口2，12个所述电磁阀的下表面均设置有气接口1和气接口3，且所述气接口1和所述气接口3平行等距排列。
9.根据权利要求8所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人的并行气液驱动控制多腔室，其特征在于，12个所述电磁阀分别为正气源\液压输入控制、前软脚充抽气体\液体状态控制、后软脚充抽气体\液体状态控制、上折纸软体气囊充抽气体\液体状态控制、左折纸软体气囊充抽气体\液体状态控制、右折纸软体气囊充抽气体\液体状态控制、前软脚形变状态维持控制、后软脚形变状态维持控制、上折纸软体气囊形变状态维持控制、左折纸软体气囊形变状态维持控制、右折纸软体气囊形变状态维持控制和负气源\液压输入控制。
10.一种根据权利要求1-6任一项所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人的仿鳞翅目幼虫蠕动式四自由度运动的步态规划，其特征在于，包括第1次爬行周期、停止状态、循环爬行状态和抬头状态。
...【技术特征摘要】
1.一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，包括：折纸软体驱动器、可活动刚柔卡爪和环抱式硅胶软脚，所述折纸软体驱动器的两端通过涂抹硅胶分别与卡设在前套筒中的前软体垫片和卡设在后套筒中的后软体垫片固定连接，所述前套筒和所述后套筒分别通过前固定销和后固定销与前z字底座和后z字底座固定连接，所述前z字底座和所述后z字底座分别通过弧形前底座和弧形后底座与前转轴和后转轴过盈连接，所述前转轴和所述后转轴分别与前卡槽和后卡槽固定连接，所述前卡槽内套设有前红外摄像头，所述后卡槽内套设有后红外摄像头，所述前z字底座和所述后z字底座下方两侧均扣设有可活动刚柔卡爪，所述弧形前底座和所述弧形后底座下方两侧均连接有环抱式硅胶软爪。
2.根据权利要求1所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，所述折纸软体驱动器包括右折纸软体气囊、左折纸软体气囊和上折纸软体气囊，所述右折纸软体气囊、所述左折纸软体气囊和所述上折纸软体气囊等距排布且均与所述前软体垫片和所述后软体垫片固定连接；
3.根据权利要求1所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，所述可活动刚柔卡爪包括前右卡爪、前左卡爪、后右卡爪和后左卡爪，所述前右卡爪和所述前左卡爪均与所述前z字底座扣设连接，所述后右卡爪和所述后左卡爪均与所述后z字底座扣设连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，所述前左卡爪和所述前右卡爪组成前刚性开合式脚部结构，所述后左卡爪和所述后右卡爪组成后刚性开合式脚部结构。
5.根据权利要求1所述的一种用于地底电缆巡检的四自由度折纸软体机器人，其特征在于，所述环抱式硅胶...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑伊扬，张钲杨，郭苏枫，刘盼，李顺阳，孙阳杨，黄国豪，王鸿均，李俊豪，王梦兵，王兴宇，张宁，魏永康，徐勇，李澳东，岳磊，徐虎，张栋宇，
申请(专利权)人：河南千唯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。