CN108381539A - 一种软体机器人 - Google Patents

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梁斌
刘厚德
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Abstract

本发明公开了一种软体机器人，其包括伸缩型主体、第一软体抓手和第二软体抓手，所述第一软体抓手连接所述伸缩型主体的一端，所述第二软体抓手连接所述伸缩型主体的另一端，所述伸缩型主体的驱动方式为流体驱动，所述第一软体抓手和第二软体抓手的驱动方式为线缆驱动。本发明对软体机器人的不同部位采用不同的驱动方式，使得软体机器人能够进行蠕动式运动。

Description

一种软体机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种软体机器人。
背景技术
近年来基于仿生学，软体机器人得到了很好的发展。不同于传统的刚性机械臂，软体机器人理论上具有无穷个自由度，利用本体的变形，可以连续弯曲或者伸长，以形成类似毛虫或蠕虫的运动，且控制灵活，结构轻巧。
目前，软体机器人的驱动方式主要分四种：线缆驱动、流体驱动、智能材料驱动以及磁性驱动。线缆驱动能够将位置/力传送到远处，可以跨越有限的空间并在复杂的环境中操纵对象，还具有轻便，简单，生物兼容，安全和灵活等特点，但是线缆只能单向受力。流体驱动利用了柔性结构可在来自流体(气体或液体)致动的施加压力下变形的原理，可以实现不同长度的伸长运动，但是流体驱动的控制精度较差。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
为了弥补上述现有技术的不足，本发明提出一种软体机器人。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种软体机器人，包括伸缩型主体、第一软体抓手和第二软体抓手，所述第一软体抓手连接所述伸缩型主体的一端，所述第二软体抓手连接所述伸缩型主体的另一端，所述伸缩型主体的驱动方式为流体驱动，所述第一软体抓手和第二软体抓手的驱动方式为线缆驱动。
优选地，所述伸缩型主体为气动肌肉，包括伸缩管、编织网、第一终端接头和第二终端接头，所述编织网包裹在所述伸缩管的外圈上，所述第一终端接头和第二终端接头分别连接所述伸缩管的两端以将所述伸缩管和所述编织网固定连接；所述第一终端接头与所述第一软体抓手连接，所述第二终端接头与所述第二抓手连接。
优选地，所述编织网沿所述伸缩管轴向的长度大于所述伸缩管沿其轴向的长度。
优选地，所述伸缩管上还具有连接口，以与外部的气动控制机构连接，通过外部的气动控制机构控制伸缩管轴向伸缩。
优选地，所述第一软体抓手包括第一舵机、第一舵盘、第一线缆、第一中间接头、第一软体触手和第二软体触手，所述第一舵机和第一舵盘设置在所述第一中间接头内，所述第一软体触手的连接端和所述第二软体触手的连接端分别连接在所述第一中间接头的相对的第一端和第二端，所述第一线缆的一端与所述第一软体触手的自由端连接，另一端与所述第二软体触手的自由端连接，中部连接在所述第一舵盘上，所述第一舵盘和所述第一舵机连接；所述第二软体抓手包括第二舵机、第二舵盘、第二线缆、第二中间接头、第三软体触手和第四软体触手，所述第二舵机和第二舵盘设置在所述第二中间接头内，所述第三软体触手的连接端和所述第四软体触手的连接端分别连接在所述第二中间接头的相对的第一端和第二端，所述第二线缆的一端与所述第三软体触手的自由端连接，另一端与所述第四软体触手的自由端连接，中部连接在所述第二舵盘上，所述第二舵盘和所述第二舵机连接；所述第一中间接头的第三端与所述伸缩型主体的一端连接，所述第二中间接头的第三端与所述伸缩型主体的另一端连接。
优选地，所述第一舵机和所述第二舵机各自独立地与外部的线缆控制机构连接，通过外部的线缆控制机构控制所述第一软体抓手和第二软体抓手的弯曲或放松。
优选地，所述第一软体抓手和所述第二软体抓手的表面是粗糙的。
优选地，所述伸缩型主体为气动肌肉，包括伸缩管、编织网、第一终端接头和第二终端接头，所述编织网包裹在所述伸缩管的外圈上，所述第一终端接头和第二终端接头分别连接所述伸缩管的两端以将所述伸缩管和所述编织网固定连接；所述第一软体抓手包括第一舵机、第一舵盘、第一线缆、第一中间接头、第一软体触手和第二软体触手，所述第一舵机和第一舵盘设置在所述第一中间接头内，所述第一软体触手的连接端和所述第二软体触手的连接端分别连接在所述第一中间接头的相对的第一端和第二端，所述第一线缆的一端与所述第一软体触手的自由端连接，另一端与所述第二软体触手的自由端连接，中部连接在所述第一舵盘上，所述第一舵盘和所述第一舵机连接；所述第二软体抓手包括第二舵机、第二舵盘、第二线缆、第二中间接头、第三软体触手和第四软体触手，所述第二舵机和第二舵盘设置在所述第二中间接头内，所述第三软体触手的连接端和所述第四软体触手的连接端分别连接在所述第二中间接头的相对的第一端和第二端，所述第二线缆的一端与所述第三软体触手的自由端连接，另一端与所述第四软体触手的自由端连接，中部连接在所述第二舵盘上，所述第二舵盘和所述第二舵机连接；所述第一中间接头的第三端与所述伸第一终端接头连接，所述第二中间接头的第三端与所述第二终端接头连接。
优选地，所述编织网沿所述伸缩管轴向的长度等于所述伸缩管沿其轴向伸长的最大长度。
优选地，所述编织网由编织线交叉对称编织而成，编织线与水平线的夹角大于54.7°且小于90°。
本发明的有益效果包括：本发明的软体机器人的伸缩型主体以流体驱动作为其驱动方式，两个软体抓手以线缆驱动作为其驱动方式，对不同部位采用不同的驱动方式，使得软体机器人能够进行蠕动式运动。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中的软体机器人的整体结构示意图；
图2是本发明优选实施方式中的伸缩型主体的结构示意图；
图3是本发明优选实施方式中的第一软体抓手(或第二软体抓手)的结构示意图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，一种软体机器人包括伸缩型主体3、第一软体抓手1和第二软体抓手2，第一软体抓手1连接伸缩型主体3的一端，第二软体抓手2连接伸缩型主体3的另一端，伸缩型主体的驱动方式为流体驱动，第一软体抓手和第二软体抓手的驱动方式为线缆驱动。
在优选的实施方式中，如图2所示，伸缩型主体3为气动肌肉，包括伸缩管33、编织网34、第一终端接头31和第二终端接头32，编织网34包裹在伸缩管33的外圈上，第一终端接头31和第二终端接头32分别连接伸缩管33的两端以将伸缩管33和编织网34固定连接，第一终端接头31与第一软体抓手连接(第一软体抓手为如图3所示的实例时，第一终端接头31与第一软体抓手的第一中间接头14的第三端143连接)，第二终端接头32与第二抓手连接(第二软体抓手为如图3所示的实例时，第二终端接头32与第二软体抓手的第二中间接头24的第三端243连接)。
其中，优选地，编织网沿伸缩管轴向的长度大于伸缩管沿其轴向的长度，以保证伸缩管沿其轴向伸长后也能被编织网包裹，更优地，编织网沿伸缩管轴向的长度等于伸缩管沿其轴向伸长的最大长度。
优选地，如图2所示，编织网由编织线交叉对称编织而成，每一条编织线与水平线所夹的锐角θ都相等，且54.7°＜θ＜90°。伸缩管上还具有连接口35，该连接口35设在伸缩管的一端，通过该连接口，可与外部的启动控制机构(未图示)连接，驱动伸缩型主体3进行蠕动时，通过外部的气动控制机构来控制伸缩管轴向伸缩，向伸缩管内充气会使伸缩管轴向伸长，伸缩管向外排气会使伸缩管轴向缩短(可以回到原始长度)。
如图3所示，是第一软体抓手1或第二软体抓手2的结构示意图，其中，括号中的附图标记表示第二软体抓手2的相关部分。
第一软体抓手1包括第一舵机11、第一舵盘12、第一线缆13、第一中间接头14、第一软体触手15和第二软体触手16，第一舵机11和第一舵盘12设置在第一中间接头14内，第一软体触手15的连接端151和第二软体触手16的连接端161分别连接在第一中间接头14的相对的第一端141和第二端142，第一线缆13的一端与第一软体触手15的自由端152连接，另一端与第二软体触手16的自由端162连接，中部连接在第一舵盘12上，第一舵盘12和第一舵机11连接。
第二软体抓手2包括第二舵机21、第二舵盘22、第二线缆23、第二中间接头24、第三软体触手25和第四软体触手26，第二舵机21和第二舵盘22设置在第二中间接头24内，第三软体触手25的连接端251和第四软体触手26的连接端261分别连接在第二中间接头24的相对的第一端241和第二端242，第二线缆23的一端与第三软体触手25的自由端252连接，另一端与第四软体触手26的自由端262连接，中部连接在第二舵盘22上，第二舵盘22和第二舵机21连接。
第一中间接头14的第三端143与伸缩型主体的一端连接(伸缩型主体为如图2所示的实例时，第一中间接头14的第三端143与第一终端接头31连接)，第二中间接头24的第三端243与伸缩型主体的另一端连接(伸缩型主体为如图2所示的实例时，第二中间接头24的第三端243与第二终端接头32连接)。
其中，第一舵机11和第二舵机21可以各自独立地与外部的线缆控制机构(未图示)连接，通过外部的线缆控制机构控制第一软体抓手1和第二软体抓手2的弯曲或放松。例如，软体机器人在杆状物体上运动时，当控制舵机正转时，其带动舵盘正转，接着带动线缆收紧，软体触手向内弯曲，进而可以抱紧杆状物体；相反，控制舵机反转，其带动舵盘反转，接着带动线缆放松，软体触手由弯曲状态恢复初始状态，进而可以松开杆状物体，可以调整软体抓手呈不同的弯曲程度，以适应不同径向尺寸的杆状物体，并始终保持良好的接触。
优选地，第一软体抓手1和第二软体抓手2的表面是粗糙的，例如可以在其表面刻上花纹，以增加软体机器人在运动表面的摩擦力。
以下，以软体机器人在树干上进行蠕动式攀爬运动为例，说明软体机器人的运动过程，其包括如下步骤：
1、通过外部的线缆控制机构控制第一舵机11和第二舵机21正转，使软体机器人的第一软体抓手1和第二软体抓手2全部抱紧树干；
2、控制第一舵机11反转，第一软体抓手1松开树干；
3、通过气动控制机构控制向伸缩型主体3的腔内充气，使其轴向伸长，带动第一软体抓手1向上运动；
4、通过气动控制机构控制使得其中的电磁阀处于中封状态，以保持伸缩型主体3伸长后的长度；
5、控制第一舵机11正转，第一软体抓手1抱紧树干；
6、控制第二舵机21反转，第二软体抓手2松开树干；
7、通过气动控制机构控制使伸缩型主体3的腔内放气，使其轴向缩短，带动第二软体抓手2向上运动；
8、控制第二舵机21正转，第二软体抓手2抱紧树干；
9、重复步骤2-8，完成连续的蠕动攀爬。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种软体机器人，其特征在于：包括伸缩型主体、第一软体抓手和第二软体抓手，所述第一软体抓手连接所述伸缩型主体的一端，所述第二软体抓手连接所述伸缩型主体的另一端，所述伸缩型主体的驱动方式为流体驱动，所述第一软体抓手和第二软体抓手的驱动方式为线缆驱动。
2.如权利要求1所述的软体机器人，其特征在于：所述伸缩型主体为气动肌肉，包括伸缩管、编织网、第一终端接头和第二终端接头，所述编织网包裹在所述伸缩管的外圈上，所述第一终端接头和第二终端接头分别连接所述伸缩管的两端以将所述伸缩管和所述编织网固定连接；
所述第一终端接头与所述第一软体抓手连接，所述第二终端接头与所述第二抓手连接。
3.如权利要求2所述的软体机器人，其特征在于：所述编织网沿所述伸缩管轴向的长度大于所述伸缩管沿其轴向的长度。
4.如权利要求2或3所述的软体机器人，其特征在于：所述伸缩管上还具有连接口，以与外部的气动控制机构连接，通过外部的气动控制机构控制伸缩管轴向伸缩。
5.如权利要求1所述的软体机器人，其特征在于：
所述第一软体抓手包括第一舵机、第一舵盘、第一线缆、第一中间接头、第一软体触手和第二软体触手，所述第一舵机和第一舵盘设置在所述第一中间接头内，所述第一软体触手的连接端和所述第二软体触手的连接端分别连接在所述第一中间接头的相对的第一端和第二端，所述第一线缆的一端与所述第一软体触手的自由端连接，另一端与所述第二软体触手的自由端连接，中部连接在所述第一舵盘上，所述第一舵盘和所述第一舵机连接；
所述第二软体抓手包括第二舵机、第二舵盘、第二线缆、第二中间接头、第三软体触手和第四软体触手，所述第二舵机和第二舵盘设置在所述第二中间接头内，所述第三软体触手的连接端和所述第四软体触手的连接端分别连接在所述第二中间接头的相对的第一端和第二端，所述第二线缆的一端与所述第三软体触手的自由端连接，另一端与所述第四软体触手的自由端连接，中部连接在所述第二舵盘上，所述第二舵盘和所述第二舵机连接；
所述第一中间接头的第三端与所述伸缩型主体的一端连接，所述第二中间接头的第三端与所述伸缩型主体的另一端连接。
6.如权利要求5所述的软体机器人，其特征在于：所述第一舵机和所述第二舵机各自独立地与外部的线缆控制机构连接，通过外部的线缆控制机构控制所述第一软体抓手和第二软体抓手的弯曲或放松。
7.如权利要求5所述的软体机器人，其特征在于：所述第一软体抓手和所述第二软体抓手的表面是粗糙的。
8.如权利要求1所述的软体机器人，其特征在于：所述伸缩型主体为气动肌肉，包括伸缩管、编织网、第一终端接头和第二终端接头，所述编织网包裹在所述伸缩管的外圈上，所述第一终端接头和第二终端接头分别连接所述伸缩管的两端以将所述伸缩管和所述编织网固定连接；
所述第一软体抓手包括第一舵机、第一舵盘、第一线缆、第一中间接头、第一软体触手和第二软体触手，所述第一舵机和第一舵盘设置在所述第一中间接头内，所述第一软体触手的连接端和所述第二软体触手的连接端分别连接在所述第一中间接头的相对的第一端和第二端，所述第一线缆的一端与所述第一软体触手的自由端连接，另一端与所述第二软体触手的自由端连接，中部连接在所述第一舵盘上，所述第一舵盘和所述第一舵机连接；
所述第二软体抓手包括第二舵机、第二舵盘、第二线缆、第二中间接头、第三软体触手和第四软体触手，所述第二舵机和第二舵盘设置在所述第二中间接头内，所述第三软体触手的连接端和所述第四软体触手的连接端分别连接在所述第二中间接头的相对的第一端和第二端，所述第二线缆的一端与所述第三软体触手的自由端连接，另一端与所述第四软体触手的自由端连接，中部连接在所述第二舵盘上，所述第二舵盘和所述第二舵机连接；
所述第一中间接头的第三端与所述伸第一终端接头连接，所述第二中间接头的第三端与所述第二终端接头连接。
9.如权利要求2、3或8所述的软体机器人，其特征在于：所述编织网沿所述伸缩管轴向的长度等于所述伸缩管沿其轴向伸长的最大长度。
10.如权利要求2、3或8所述的软体机器人，其特征在于：所述编织网由编织线交叉对称编织而成，编织线与水平线的夹角大于54.7°且小于90°。
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