CN108818523A - 一种多臂软体机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软体机器人技术领域，特指一种多臂软体机器人。所述机器人包括主体、辅助部分和固定底座，主体包括前部、中部、后部三个部分，辅助部分包括气泵，单片机控制单元，气泵和单片机控制单元安装在固定底座上。该软体机器人可实现控制机器人前头部分到达指定位置，可通过变直径穿过狭缝区域，可通过携带不同装置完成不同工作，是一种环境适应性强、能够进行多项操作的多臂软体机器人，该软体机器人将会对震后废墟救援，甚至会对医疗、工业装配等领域产生重要的影响。

Description

一种多臂软体机器人

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，特指一种多臂软体机器人。

背景技术

地震是一场可怕的自然灾害，给人类造成巨大的损失，怎样在震后快速救援被埋在废墟下的被困人员是各国都在研究的重要问题。其中，研制出适合在废墟中救援被困人员的设备是目前研究的重点。目前救援设备大多是刚体结构而且体积偏大，对废墟环境的适应性极差，极大影响了救援效率。软体机器人因其较高的柔顺性、环境适应性，能够在复杂的工作环境下，完成刚性设备难以完成的任务，尤其在废墟中救援幸存人员，软体机器人更是有着天然独特的优势。申请号为201610704442.3的中国发明专利公开了一种气控气囊式软体机械臂，该软体机械臂能够根据环境状况，通过单片机控制气泵对多根气囊的充抽气，使整体进行弯曲收缩，具有较高的弯曲特性，同时可通过增加机械臂前端头部的部件实现更多扩展功能，所以该软体机械臂可以应用于震后废墟救援，然该软体机械臂的结构限制，携带的部件只能是单独的一个，只能进行某项单独的操作，不能在废墟中展开更多综合性的工作。公开号为CN104814792A的中国发明专利公布了一种可分离多臂软体机械臂装置，该软体机械臂装置通过牵引线控制总手臂和功能伸缩分手臂的弯曲，各功能伸缩分手臂可以协同工作，但该软体机械臂只能进行一次弯曲，存在着越障碍能力不强的弱点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种多臂软体机器人。该软体机器人可实现控制机器人前头部分到达指定位置，可通过变直径穿过狭缝区域，可通过携带不同装置完成不同工作，是一种环境适应性强、能够进行多项操作的多臂软体机器人，该软体机器人将会对震后废墟救援，甚至会对医疗、工业装配等领域产生重要的影响。

本发明解决其关键问题所采用的技术方案为：一种多臂软体机器人，其特征在于：所述机器人包括主体、辅助部分和固定底座，主体包括前部、中部、后部三个部分，辅助部分包括气泵，单片机控制单元，气泵和单片机控制单元安装在固定底座上；所述前部包括三个功能手臂，三个连接块A，三个万能夹头；所述的三个功能手臂是三个能够相对独立伸缩弯曲的结构，每个功能手臂的内部具有6个腔室，腔室通过连接块A的通气孔和导气管与气泵连接，并且每个腔室对应连接着一根导气管，每个功能手臂的前端都装有一个万能夹头，用于携带其他装置；连接块A的未封闭的一端与功能手臂连接，封闭的一端与所述中部的伸缩分手臂连接；所述中部包括三根伸缩分手臂，三个连接块B和两个伸缩结构；两个伸缩结构分别安装在括三根伸缩分手臂的头端和尾端；所述伸缩分手臂的内部是个空腔，能够通过气泵对其充放气进行轴向的伸长缩短，连接块B未封闭的一端与所述中部的伸缩分手臂连通，封闭的一端与所述后部的伸缩分手臂连接，中部的伸缩分手臂的空腔通过连接块B的通气孔与导气管和气泵连接；所述后部包括三根伸缩分手臂和一个伸缩结构，后部的三根伸缩分手臂与所述的固定底座连接，在固定底座上还设有三个通气孔，用于连通伸缩分手臂和导气管；伸缩结构位于后部的伸缩分手臂的尾端。伸缩结构能够控制中部和后部的三根伸缩分手臂在径向方向的靠近和扩张，中部和后部的三根伸缩分手臂在空间上呈“品”字型分布。

所述伸缩结构包括三个套环和三个伸缩管，所述三个套环分别环套在三根伸缩分手臂上，每两个套环之间通过一个伸缩管连接在一起；所述伸缩管的中间有一个通气孔，伸缩管通过通气孔与导气管连接，间接与气泵连通，通过对伸缩管充放气来控制伸缩管的轴向伸缩，从而间接控制多臂软体机器人直径的变化。

本发明的优点是具有多段弯曲的能力，同时可以变换自身直径的大小，具有更好灵活性和安全性，在非结构化的环境中，具有更强的适应性。通过携带不同的装置，可以满足不同的工作需求，功能性极强。

附图说明

图1为本发明的一种多臂软体机器人的整体结构概略图。

图2为本发明的一种多臂软体机器人的导气管连接分布概略图。

图3为本发明的一种多臂软体机器人的伸缩结构示意图。

图4为本发明的一种多臂软体机器人的套环与伸缩管连接示意图。

图5为本发明的一种多臂软体机器人的功能手臂的结构示意图。

图6为本发明的一种多臂软体机器人的连接块A与连接块B的结构示意图。

图中：

1-万能夹头；2-功能手臂；3-连接块A；4-伸缩分手臂；5-连接块B；6-伸缩结构；7-套环；8-伸缩管；9-导气管。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明做进一步详细描述。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供一种多臂软体机器人，通过单片机控制单元控制气泵对软体机器人的各个部分进行充放气来控制机器人各部分的伸缩弯曲，从而使机器人能够完成工作任务。其主体部分包括前部、中部、后部，辅助部分包括气泵、单片机控制单元。所述前部包括万能夹头1、功能手臂2、连接块A3。所述万能夹头1固定在功能手臂2的前端，可以根据需求携带各种不同的装置。所述功能手臂2具有多个自由度，可以弯向各个方向，单片机控制单元通过控制气泵对功能手臂2的不同腔室充放气，来控制功能手臂2的伸缩和弯曲。三个功能手臂2之间的运动相互独立，因此，三个功能手臂2可以相互协同高效的完成工作。所述连接块A3的未封闭的一端与功能手臂2连接，封闭的一端与所述中部的伸缩分手臂4连接，连接块A3的通气孔的作用是方便功能手臂2的6个内腔与导气管9相连，继而间接与气泵相连通。所述中部包括三个伸缩分手臂4、三个连接块B5、两个伸缩结构6；所述伸缩分手臂4是个空心管结构，当气泵对其充放气时会对应的发生伸缩变化。三个伸缩分手臂4在空间上呈“品”字型分布，当对三个伸缩分手臂4进行相应的充放气时，多臂软体机器人的中部会产生轴向方向的伸缩和弯曲变化。所述连接块B5未封闭的一端与所述中部的伸缩分手臂4连通，封闭的一端与所述后部的伸缩分手臂4连接，其中间的通气孔与导气管9连通。所述后部包括三个伸缩分手臂4、一个伸缩结构6，三根伸缩分手臂4都与所述固定底座连接，并通过导气管9与气泵连通。所述伸缩结构6包括三个套环7、三个伸缩管8；三个套环7分别环套在三个伸缩分手臂4上。所述伸缩管8的两端各自与一个套环7连接，连接部分用螺钉销住，以便于拆装。伸缩管8中间部分的通气孔与导气管9连通，当单片机单元控制气泵对伸缩管8充放气时，伸缩管8就会产生伸缩变化。当伸缩管8收缩时，三个伸缩分手臂4两两相互靠近，多臂软体机器人的直径缩小；当伸缩管8伸长时，三个伸缩分手臂4相互远离，多臂软体机器人的直径扩大。所述导气管9均与气泵连通。

下面，结合上述的机器人的各种装置，对其可实现的功能进行描述。

本实施实例提供的一种功能是可以通过控制使机器人的前头到达指定位置。当目标位置在机器人的正前方时，单片机控制单元控制气泵同时对多臂软体机器人的中部、后部的伸缩分手臂4进行充气，软体机器人总体会在轴向方向上产生大幅度的伸长变化，从而软体机器人的前部就可以到达指定位置；当软体机器人需要绕过前方障碍物到达指定位置时，单片机控制单元控制气泵对软体机器人的伸缩分手臂4进行充放气，软体机器人的中部、后部会弯向被抽气的伸缩分手臂4的方向。由于软体机器人的中部、后部的弯曲变形是相互独立的，最终软体机器人会以“U”型的变化形式越过障碍物，使软体机器人的前部到达指定位置；当软体机器人需要穿过狭缝时到达指定位置时，单片机控制单元控制气泵对伸缩管8抽气，伸缩管8收缩，拉动伸缩分手臂4两两相互靠近，软体机器人的直径缩小，然后再控制气泵对伸缩分手臂4充气，软体机器人总体伸长，软体机器人的前部就可以穿过狭缝到达指定位置。

本发明实施例提供的另外一种功能是通过携带不同的装置来实现更多的拓展功能。因为该多臂软体机器人前部的设有万能夹头1，因此可以依据不同的需夹持特定的部件来达到某种特定操作。如夹持融焊头，水枪头，摄像头，通过三个功能手臂2协同工作就可以在废墟中救援被困人员；可以夹持手术设备对医患进行手术等。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种多臂软体机器人，其特征在于：所述机器人包括主体、辅助部分和固定底座，主体包括前部、中部、后部三个部分，辅助部分包括气泵，单片机控制单元，气泵和单片机控制单元安装在固定底座上；所述前部包括三个功能手臂，三个连接块A，三个万能夹头；所述的三个功能手臂是三个能够相对独立伸缩弯曲的结构，每个功能手臂的内部具有6个腔室，腔室通过连接块A的通气孔和导气管与气泵连接，并且每个腔室对应连接着一根导气管，每个功能手臂的前端都装有一个万能夹头，用于携带其他装置；连接块A的未封闭的一端与功能手臂连接，封闭的一端与所述中部的伸缩分手臂连接；所述中部包括三根伸缩分手臂，三个连接块B和两个伸缩结构；两个伸缩结构分别安装在括三根伸缩分手臂的头端和尾端；所述伸缩分手臂的内部是个空腔，能够通过气泵对其充放气进行轴向的伸长缩短，连接块B未封闭的一端与所述中部的伸缩分手臂连通，封闭的一端与所述后部的伸缩分手臂连接，中部的伸缩分手臂的空腔通过连接块B的通气孔与导气管和气泵连接；所述后部包括三根伸缩分手臂和一个伸缩结构，后部的三根伸缩分手臂与所述的固定底座连接，在固定底座上还设有三个通气孔，用于连通伸缩分手臂和导气管；伸缩结构位于后部的伸缩分手臂的尾端；伸缩结构能够控制中部和后部的三根伸缩分手臂在径向方向的靠近和扩张。

2.如权利要求1所述的一种多臂软体机器人，其特征在于：中部和后部的三根伸缩分手臂在空间上呈“品”字型分布。

3.如权利要求1所述的一种多臂软体机器人，其特征在于：所述伸缩结构包括三个套环和三个伸缩管，所述三个套环分别环套在三根伸缩分手臂上，每两个套环之间通过一个伸缩管连接在一起；所述伸缩管的中间有一个通气孔，伸缩管通过通气孔与导气管连接，间接与气泵连通，通过对伸缩管充放气来控制伸缩管的轴向伸缩，从而间接控制多臂软体机器人直径的变化。

4.如权利要求1所述的一种多臂软体机器人，其特征在于：所述其他装置包括融焊头，水枪头和摄像头。