【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，特别是一种蠕动式软体机器人。
技术介绍
1、管道机器人技术作为现代工业的重要组成部分，在城市基础设施维护、工业运输系统等领域发挥着至关重要的作用。随着科技的进步，管道机器人的设计和功能不断优化，以适应复杂多变的管道环境和提高作业效率。然而，现有技术在适应性和灵活性方面仍存在显著局限。
2、现有管道机器人主要采用轮式或履带式结构，这些结构在管道中的运动灵活性较差，尤其在面对弯管和不规则管道时，容易发生运动干涉，导致驱动力不足、壁面变形或机器人偏离正确姿态，甚至侧翻和卡死。此外，现有机器人在管道岔口处的转向能力有限，难以适应管道内复杂结构的变化。
3、公开号为cn 112828870 a的中国专利技术专利公开了一种用于管道的气动软体机器人，采用气囊结构以适应不同管径。然而，这些气囊的膨胀规模有限，无法适应较大管径的管道。在大管径管道中，气囊无法与管道内壁形成足够的接触面积，导致机器人抓地力不足，影响其在管道中的稳定性和操控性。在转向能力方面，其采用三个方向膨胀的气囊来实现转向。这种设计在转向时缺乏灵活性和控制能力，尤其是在管道岔口或需要精确转向的情况下，三个方向的气囊难以提供足够的转向力和精确度，限制了机器人在复杂管道环境中的导航能力。
技术实现思路
1、鉴于现有管道机器人在适应性和转向能力方面的局限，迫切需要开发一种新型管道机器人，它能够适应不同管径的管道，并且在转向时具有更高的灵活性和控制能力。这种机器人应能够在保持与管道内壁良好接触的
2、一种蠕动式软体机器人，包括n节硅胶筒体和固接在所述硅胶筒体端部n+1个连接体，所述连接体上配置3个沿周向均布的杆状足，与现有技术不同的是，所述硅胶筒体被配置为能沿轴向伸缩且能至少朝8个方向弯曲，所述杆状足能沿径向伸缩，n≥1。
3、进一步地，所述硅胶筒体包括连为一体的外筒壁、内筒壁、4个分区壁和若干个分舱壁，所述分区壁沿周向圆周阵列、分舱壁沿轴向线性阵列将所述硅胶筒体的环形腔均分为若干个扇形的上舱室、下舱室、左舱室和右舱室；自所述硅胶筒体的下端开设分别贯通全部所述上舱室、下舱室、左舱室和右舱室的气道；所述内筒壁围护成的筒体中心孔内穿设4n根筒体气管，4n根所述筒体气管的一端分别连接每个所述气道、另一端连接电磁阀，所述电磁阀在控制系统的控制下按照预定的时序为1个或多个所述筒体气管接通高压气体。
4、进一步地，所述分舱壁的数量级为两位数。
5、进一步地，所述连接体包括前盘体、后盘体和压环，所述前盘体和后盘体内分别沿周向阵列3个截面为半圆形的镶嵌槽，所述前盘体和后盘体对合后截面为圆形的所述杆状足的一端能够固定地嵌设在所述镶嵌槽内，所述前盘体和后盘体中心开设连接体中心孔，所述连接体中心孔内穿设n+1个足气管，所述足气管的一端共同连接3个所述杆状足的进气口、另一端连接电磁阀，所述电磁阀在控制系统的控制下按照预定的时序为3个所述杆状足接通高压气体；所述后盘体上对应所述气道处开设气嘴过孔；所述压环截面呈z字形，包括与所述前盘体或后盘体固接的连接部、向外凸出的抵接部，所述连接部和对应的所述前盘体和后盘体上开设3个连接体固定孔；相应地靠近所述硅胶筒体的前后两端的所述外筒壁向内凹陷形成法兰，所述抵接部伸入所述外筒壁上的凹陷将所述法兰抵压在所述前盘体或后盘体上；多个紧固螺钉通过所述连接体固定孔将所述前盘体、后盘体上和压环固接在一起并将所述硅胶筒体固接在前盘体和/或后盘体上。
6、进一步地，所述杆状足为单作用迷你气缸，缸体嵌设在所述镶嵌槽内并穿出所述前盘体和后盘体的周向圆面，在活塞杆的端部固接橡胶履。
7、进一步地，所述压环分为3段，各段两端分别设置榫卯插接结构，3段拼合后形成整圆，在各段的插接处开设所述连接体固定孔。
8、进一步地，所述气道在所述硅胶筒体后端面之外连接筒体气嘴，所述接筒体气嘴穿过所述气嘴过孔后与所述筒体气管连接。
9、进一步地，位于最前端的所述前盘体中心固接摄像头，连接所述摄像头的线缆经过所述连接体中心孔和筒体中心孔穿出最后端的所述后盘体。
10、进一步地，位于最后端的所述后盘体上固定安装有微型气泵、蓄电池和控制单元；所述筒体气管和足气管通过电磁阀与微型气泵相连；所述蓄电池为微型气泵和摄像头单元供电；所述控制单元负责调控电磁阀的通断时序。
11、进一步地，所述控制单元包括无线通讯模块，该无线通讯模块使控制单元能够与外部设备进行无线数据交换和指令接收。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果主要体现在以下几个方面：
13、1. 增强的适应性：本专利技术的蠕动式软体机器人能够适应不同管径的管道。通过n节硅胶筒体的设计，机器人能够沿轴向伸缩，适应不同直径的管道，这一点在现有技术中是受限的，尤其是对于大管径管道的适应性。
14、2. 改进的灵活性和转向能力：本专利技术的软体机器人能够至少朝8个方向弯曲，这种多方向的弯曲能力极大地提高了机器人在管道中的灵活性和转向能力，尤其是在面对弯管和不规则管道时。
15、3. 优化的抓地力和稳定性：通过沿周向均布的杆状足设计，本专利技术的机器人能够在管道内壁形成足够的接触面积，提供更好的抓地力，从而提高在管道中的稳定性和操控性。
16、4. 精确的转向和导航：本专利技术通过分区壁和分舱壁的设计，配合气道和电磁阀的精确控制，实现了对机器人各部分的精确控制，提高了转向力和精确度，尤其是在管道岔口或需要精确转向的情况下。
17、5. 高效的运动控制：控制系统通过预定的时序为筒体气管接通高压气体，使得机器人的运动更加高效和可控，这一点在现有技术的三个方向膨胀气囊设计中是难以实现的。
18、6. 结构的创新性：本专利技术的结构设计新颖，通过硅胶筒体和连接体的组合，提供了一种全新的软体机器人设计方案，这在现有技术中是没有的。
19、总之，本专利技术通过其独特的设计和结构，不仅提高了管道机器人的适应性和灵活性，还增强了其在复杂管道环境中的导航和操控能力，为管道检测和维护提供了更为高效和智能化的解决方案。
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1.一种蠕动式软体机器人，包括N节硅胶筒体（100）和固接在所述硅胶筒体（100）端部N+1个连接体（200），所述连接体（200）上配置3个沿周向均布的杆状足（300），其特征在于，所述硅胶筒体（100）被配置为能沿轴向伸缩且能至少朝8个方向弯曲，所述杆状足（300）能沿径向伸缩，N≥1。
2.根据权利要求1所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述硅胶筒体（100）包括连为一体的外筒壁（101）、内筒壁（102）、4个分区壁（103）和若干个分舱壁（104），所述分区壁（103）沿周向圆周阵列、分舱壁（104）沿轴向线性阵列将所述硅胶筒体（100）的环形腔均分为若干个扇形的上舱室（105）、下舱室（106）、左舱室（107）和右舱室（108）；自所述硅胶筒体（100）的下端开设分别贯通全部所述上舱室（105）、下舱室（106）、左舱室（107）和右舱室（108）的气道（109）；所述内筒壁（102）围护成的筒体中心孔（110）内穿设4N根筒体气管（400），4N根所述筒体气管（400）的一端分别连接每个所述气道（109）、另一端连接电磁阀，所述电磁阀在控制系统的
3.根据权利要求2所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述分舱壁（104）的数量级为两位数。
4.根据权利要求2所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述连接体（200）包括前盘体（201）、后盘体（202）和压环（203），所述前盘体（201）和后盘体（202）内分别沿周向阵列3个截面为半圆形的镶嵌槽（2011），所述前盘体（201）和后盘体（202）对合后截面为圆形的所述杆状足（300）的一端能够固定地嵌设在所述镶嵌槽（2011）内，所述前盘体（201）和后盘体（202）中心开设连接体中心孔（2012），所述连接体中心孔（2012）内穿设N+1个足气管（500），所述足气管（500）的一端共同连接3个所述杆状足（300）的进气口、另一端连接电磁阀，所述电磁阀在控制系统的控制下按照预定的时序为3个所述杆状足（300）接通高压气体；所述后盘体（202）上对应所述气道（109）处开设气嘴过孔（2014）；所述压环（203）截面呈Z字形，包括与所述前盘体（201）或后盘体（202）固接的连接部（2031）、向外凸出的抵接部（2032），所述连接部（2031）和对应的所述前盘体（201）和后盘体（202）上开设3个连接体固定孔（2013）；相应地靠近所述硅胶筒体（100）的前后两端的所述外筒壁（101）向内凹陷形成法兰（112），所述抵接部（2032）伸入所述外筒壁（101）上的凹陷将所述法兰（112）抵压在所述前盘体（201）或后盘体（202）上；多个紧固螺钉通过所述连接体固定孔（2013）将所述前盘体（201）、后盘体（202）上和压环（203）固接在一起并将所述硅胶筒体（100）固接在前盘体（201）和/或后盘体（202）上。
5.根据权利要求4所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述杆状足（300）为单作用迷你气缸，缸体嵌设在所述镶嵌槽（2011）内并穿出所述前盘体（201）和后盘体（202）的周向圆面，在活塞杆的端部固接橡胶履（301）。
6.根据权利要求4所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述压环（203）分为3段，各段两端分别设置榫卯插接结构，3段拼合后形成整圆，在各段的插接处开设所述连接体固定孔（2013）。
7.根据权利要求4所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述气道（109）在所述硅胶筒体（100）后端面之外连接筒体气嘴（111），所述接筒体气嘴（111）穿过所述气嘴过孔（2014）后与所述筒体气管（400）连接。
8.根据权利要求4所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，位于最前端的所述前盘体（201）中心固接摄像头（600），连接所述摄像头（600）的线缆经过所述连接体中心孔（2012）和筒体中心孔（110）穿出最后端的所述后盘体（202）。
9.根据权利要求8所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，位于最后端的所述后盘体（202）上固定安装有微型气泵、蓄电池和控制单元；所述筒体气管（400）和足气管（500）通过电磁阀与微型气泵相连；所述蓄电池为微型气泵和摄像头单元（600）供电；所述控制单元负责调控电磁阀的通断时序。
10.根据权利要求9所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述控制单元包括无线通讯模块，该无线通讯模块使控制单元能够与外部设备进行无线数据交换和指令接收。
...【技术特征摘要】
1.一种蠕动式软体机器人，包括n节硅胶筒体（100）和固接在所述硅胶筒体（100）端部n+1个连接体（200），所述连接体（200）上配置3个沿周向均布的杆状足（300），其特征在于，所述硅胶筒体（100）被配置为能沿轴向伸缩且能至少朝8个方向弯曲，所述杆状足（300）能沿径向伸缩，n≥1。
2.根据权利要求1所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述硅胶筒体（100）包括连为一体的外筒壁（101）、内筒壁（102）、4个分区壁（103）和若干个分舱壁（104），所述分区壁（103）沿周向圆周阵列、分舱壁（104）沿轴向线性阵列将所述硅胶筒体（100）的环形腔均分为若干个扇形的上舱室（105）、下舱室（106）、左舱室（107）和右舱室（108）；自所述硅胶筒体（100）的下端开设分别贯通全部所述上舱室（105）、下舱室（106）、左舱室（107）和右舱室（108）的气道（109）；所述内筒壁（102）围护成的筒体中心孔（110）内穿设4n根筒体气管（400），4n根所述筒体气管（400）的一端分别连接每个所述气道（109）、另一端连接电磁阀，所述电磁阀在控制系统的控制下按照预定的时序为1个或多个所述筒体气管（400）接通高压气体。
3.根据权利要求2所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述分舱壁（104）的数量级为两位数。
4.根据权利要求2所述的一种蠕动式软体机器人，其特征在于，所述连接体（200）包括前盘体（201）、后盘体（202）和压环（203），所述前盘体（201）和后盘体（202）内分别沿周向阵列3个截面为半圆形的镶嵌槽（2011），所述前盘体（201）和后盘体（202）对合后截面为圆形的所述杆状足（300）的一端能够固定地嵌设在所述镶嵌槽（2011）内，所述前盘体（201）和后盘体（202）中心开设连接体中心孔（2012），所述连接体中心孔（2012）内穿设n+1个足气管（500），所述足气管（500）的一端共同连接3个所述杆状足（300）的进气口、另一端连接电磁阀，所述电磁阀在控制系统的控制下按照预定的时序为3个所述杆状足（300）接通高压气体；所述后盘体（202）上对应所述气道（109）处开设气嘴过孔（2014）；所述压环（203）截面呈z字形，包括与所述前盘体（20...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓青，杨万利，王艳娟，任浩，闫振鑫，邱纯金，陈健，丁夏桐，黄磊，丰霖智，
申请(专利权)人：烟台南山学院，
类型：发明
国别省市：
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