CN108674508A - 一种柔性虫型机器人控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性虫型机器人控制方法，旨在提供一种环境适应能力强柔性虫型机器人，其技术方案要点是包括，执行单体，所述的执行单体包括弹性空腔，所述的弹性空腔设有限制弹性空腔径向膨胀的第一固定件以及限制弹性空腔一侧轴向膨胀的第二固定件；驱动组件，所述的驱动组件与执行单体连接并控制弹性空腔内压力；抓地单体，所述的抓地单体与执行单体连接，抓地单体外壁设有自由端按一定角度A倾斜设置的倒刺，能使柔性虫型机器人稳定高效运行，并适应各种不同环境。

Description

一种柔性虫型机器人控制方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，更确切地说涉及一种柔性虫型机器人控制方法，本申请是申请号为2016101538203，申请日为2016年3月17日，名称为“一种柔性虫型机器人及其控制方法”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

机器人是一种可以自动执行工作的机器装置。即可即时接收人类指挥；也可通过预先编写的程序，按照人类规定的技术指标和行动原则自主运行。当前机器人的研究层出不穷，但是目前常见的机器人几乎都是刚性的，自身尺寸不可变化，刚性机器人有运动速度快，运行精度高等特点，且驱动相对简单。

但是，传统的刚性机器人由于自身刚性条件的影响、运动范围有限不能很好的适应各种不可预见的环境，即传统的刚性机器人的环境适应能力较差，例如传统的刚性机器人不能根据复杂的环境改变自身体型尺寸和形状，且不能在复杂的环境保证稳定效率的运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能有效提升柔性虫型机器人运动效率的柔性虫型机器人控制方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的一种柔性虫型机器人控制方法，包括：执行单体、驱动组件和抓地单体，所述的执行单体包括弹性空腔，所述的弹性空腔设有限制弹性空腔径向膨胀的第一固定件以及限制弹性空腔一侧轴向膨胀的第二固定件，所述的弹性空腔横截面弓形并包括弧形侧壁和矩形侧壁，所述的第二固定件设置于矩形侧壁上；所述的驱动组件包括泵体、与泵体连接的第一控制阀、设置在相邻执行单体之间的联通阀、与联通阀连接的第二控制阀，所述的第一控制阀与执行单体内弹性空腔连接；所述的抓地单体与执行单体连接，抓地单体外壁设有自由端按一定角度A倾斜设置的倒刺，还包括以下方法：

控制联通阀开合，将相邻两个闭合联通阀内的若干执行单体合并成一个驱动躯体；

控制第一控制阀打开，弹性空腔内压力变大使驱动躯体弯曲；

控制第一控制阀闭合以及第二控制阀打开，弹性空腔内压力变小使驱动躯体恢复；

接收压力传感器信号判断驱动躯体受力情况；

根据驱动躯体受力情况控制联通阀开合以改变驱动躯体分布。

优选的，所述的执行单体与抓地单体间隔头尾连接组成驱动躯体，所述的执行单体均按同一方位设置。

优选的，至少两个所述的执行单体沿驱动躯体周向排布并组成转向躯体，所述的转向躯体内转向躯体内执行单体均沿不同的方向膨胀。

优选的，所述的驱动躯体和抓地单体间隔设置，还包括设置在头部的头部躯体和设置在尾部的尾部躯体。

优选的，所述的抓地单体设有检测抓地单体外壁与倒刺之间压力的压力传感器。

本发明的一种柔性虫型机器人控制方法，与现有技术相比，具有以下优点：通过控制第一控制阀以及第二控制阀，实现驱动躯体的内压力的精准控制，且通过控制联通阀开合，将相邻两个闭合联通阀内的若干执行单体合并成一个驱动躯体，能有效改变柔性虫型机器人的运动状态，且接收压力传感器信号判断驱动躯体受力情况，通过跟实验标准比较，能反馈运动效率，通过实时监测以及改变，能有效提升柔性虫型机器人运动效率。

附图说明

图1是本发明的柔性虫型机器人的结构示意图。

图2是本发明的弹性空腔的结构示意图。

图中所示：1、头部躯体；2、转向躯体；3、执行单体；4、抓地单体；5、导气管；6、倒刺；7、弹性空腔；8、第一固定件；9、第二固定件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参阅图1和图2所示，本发明的柔性虫型机器人包括：执行单体3，所述的执行单体3包括弹性空腔7，所述的弹性空腔7设有限制弹性空腔7径向膨胀的第一固定件8以及限制弹性空腔7一侧轴向膨胀的第二固定件9，驱动组件，所述的驱动组件与执行单体3连接并控制弹性空腔7内压力；抓地单体4，所述的抓地单体4与执行单体3连接，抓地单体4外壁设有自由端按一定角度A倾斜设置的倒刺6，且所述的执行单体3与抓地单体4间隔头尾连接组成驱动躯体，所述的执行单体3均按同一方位设置，按同一方位设置是指倾斜设置的倒刺6均沿一个方向倾斜，所述的至少两个执行单体3沿驱动躯体周向排布并组成转向躯体2，所述的执行单体3的均沿不同的方向膨胀，所述的驱动躯体和抓地单体4间隔设置，还包括设置在头部的头部躯体1和设置在尾部的尾部躯体，通过设置执行单体3，所述的执行单体3包括弹性空腔7，所述的弹性空腔7设有限制弹性空腔7径向膨胀的第一固定件8以及限制弹性空腔7一侧轴向膨胀的第二固定件9，在弹性空腔7内压力发送变化时，由于第二固定件9将弹性空腔7一侧限制轴向膨胀，所以弹性空腔7会发生弯曲或者由弯曲逐渐伸直，并设置控制弹性空腔7内压力的驱动组件，实现对弹性空腔7内压力的精准控制，并设置了增加与地面等接触面摩擦力的倒刺6，由于抓地单体4外壁设有自由端按一定角度A倾斜设置的倒刺6，即抓地单体4仅与倒刺6倾斜方向相反的方向运动，且所述的执行单体3与抓地单体4间隔头尾连接组成驱动躯体，即在弹性空腔7内压力变化的情况下，驱动躯体发生弯曲以及伸直，结构稳定，在倒刺6作用下，柔性虫型机器人像毛毛虫一样实现自由移动，且通过控制转向躯体2，能实现转向，使柔性虫型机器人运动性能更佳，设置在头部的头部躯体1和设置在尾部的尾部躯体增加了稳定支持与接触面积，使驱动躯体发生弯曲以及伸直时，柔性虫型机器人运行更加稳定。

所述的弹性空腔7横截面弓形并包括弧形侧壁和矩形侧壁，所述的第二固定件9设置于矩形侧壁上，在弹性空腔7内压力发送变化时，由于第二固定件9将弹性空腔7一侧限制轴向膨胀，所以弹性空腔7会发生弯曲或者由弯曲逐渐伸直，将限制轴向膨胀的一侧设置为矩形，能稳定弯曲且不容易有褶皱等，弧形侧壁能容纳较多气体或液体，且折角较小，受力更加均匀，该弹性空腔7可由硅橡胶在两种模具中经过两次硫化作用形成，该腔体内使用不可伸长的纤维绕线交叉缠绕形成第一固定件8，并在腔体的平面侧嵌入玻璃纤维纸形成第二固定件9，则该腔体在冲入气体时会向平面侧弯曲，且腔体内气压越大，该腔体的弯曲角度越大。

所述的抓地单体4设有检测抓地单体4外壁与倒刺6之间压力的压力传感器，接收压力传感器信号判断驱动躯体受力情况，通过跟实验标准比较，能反馈运动效率，通过实时监测，能有效提升柔性虫型机器人运动效率。

所述的驱动组件包括泵体、与泵体连接的第一控制阀、排气孔，所述的控制阀与执行单体3内弹性空腔7连接，泵体与第一控制阀通过导气管1连接，使用气泵作为气源驱动柔性虫型机器人运动，通过微处理器调节输出脉冲宽度控制高频电磁阀的快速通断进而改变在一个载波周期内柔性虫型机器人体内的进气量。输出脉冲宽度越大，腔体的进气量越大，则毛毛虫体内的气压越大，弯曲角度越大，导致毛毛虫移动速度就越快或者运动方向改变越大。

所述的驱动组件也可以是由下面组件组成，包括泵体、与泵体连接的第一控制阀、设置在相邻执行单体3之间的联通阀、与联通阀连接的第二控制阀，所述的第一控制阀与执行单体3内弹性空腔7连接，相比较增加了第二控制阀和联通阀，第二控制阀可以用于实时排出腔内气体、液体或快速排出调整，控制联通阀开合，将相邻两个闭合联通阀内的若干执行单体3合并成一个驱动躯体，能有效改变柔性虫型机器人的运动状态，能适用更多的运行环境，且能保证较高的运行效率。

本发明提供一种柔性虫型机器人控制方法，包括：

控制联通阀开合，将相邻两个闭合联通阀内的若干执行单体3合并成一个驱动躯体；

控制第一控制阀打开，弹性空腔7内压力变大使驱动躯体弯曲；

控制第一控制阀闭合以及第二控制阀打开，弹性空腔7内压力变大使驱动躯体恢复；

接收压力传感器信号判断驱动躯体受力情况；

根据驱动躯体受力情况控制联通阀开合以改变驱动躯体分布。

通过控制第一控制阀以及第二控制阀，实现驱动躯体的内压力的精准控制，且通过控制联通阀开合，将相邻两个闭合联通阀内的若干执行单体3合并成一个驱动躯体，能有效改变柔性虫型机器人的运动状态，柔性虫型机器人接触面有较大凹陷或不规则凸起时，驱动躯体上抓地单体4就发生悬空或者倾斜接触的情况，如凹陷为执行单体3大小时，将4个执行单体3合并成一个驱动躯体，此时驱动躯体弯曲后抓地单体4的移动距离大于凹陷的宽度，抓地单体4可以跨过凹陷，使运行不受到影响，且可以通过且接收压力传感器信号判断驱动躯体受力情况，通过跟实验标准比较，能反馈接触面情况，如凹陷、凸起等，通过实时监测反馈至控制器，控制器改变联通阀开合，实时改变后续躯体的大小来避免凹陷、凸起对运行的影响，能有效提升柔性虫型机器人运动效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种柔性虫型机器人控制方法，其特征在于，包括：执行单体、驱动组件和抓地单体，所述的执行单体包括弹性空腔，所述的弹性空腔设有限制弹性空腔径向膨胀的第一固定件以及限制弹性空腔一侧轴向膨胀的第二固定件，所述的弹性空腔横截面弓形并包括弧形侧壁和矩形侧壁，所述的第二固定件设置于矩形侧壁上；所述的驱动组件包括泵体、与泵体连接的第一控制阀、设置在相邻执行单体之间的联通阀、与联通阀连接的第二控制阀，所述的第一控制阀与执行单体内弹性空腔连接；所述的抓地单体与执行单体连接，抓地单体外壁设有自由端按一定角度A倾斜设置的倒刺，还包括以下方法：

控制联通阀开合，将相邻两个闭合联通阀内的若干执行单体合并成一个驱动躯体；

控制第一控制阀打开，弹性空腔内压力变大使驱动躯体弯曲；

控制第一控制阀闭合以及第二控制阀打开，弹性空腔内压力变小使驱动躯体恢复；

接收压力传感器信号判断驱动躯体受力情况；

根据驱动躯体受力情况控制联通阀开合以改变驱动躯体分布。

2.根据权利要求1所述的一种柔性虫型机器人控制方法，其特征在于，所述的执行单体与抓地单体间隔头尾连接组成驱动躯体，所述的执行单体均按同一方位设置。

3.根据权利要求2所述的一种柔性虫型机器人控制方法，其特征在于，至少两个所述的执行单体沿驱动躯体周向排布并组成转向躯体，所述的转向躯体内执行单体均沿不同的方向膨胀。

4.根据权利要求2所述的一种柔性虫型机器人控制方法，其特征在于，所述的驱动躯体和抓地单体间隔设置，还包括设置在头部的头部躯体和设置在尾部的尾部躯体。

5.根据权利要求1所述的一种柔性虫型机器人控制方法，其特征在于，所述的抓地单体设有检测抓地单体外壁与倒刺之间压力的压力传感器。