CN109795570A - 一种基于胶带折叠的软体机器人及其转弯方式 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软体机器人转向结构，特别是涉及一种基于胶带折叠的软体机器人及其转弯方式。一种基于胶带折叠的软体机器人，包括主体塑料薄膜和外层塑料薄膜，所述主体塑料薄膜的头部封闭，主体塑料薄膜的尾部开口；所述主体塑料薄膜的内侧构成主体腔室；所述外层塑料薄膜设有两个，两个外层塑料薄膜分别粘贴在主体塑料薄膜的两侧；所述外层塑料薄膜与主体塑料薄膜之间构成侧腔室，外层塑料薄膜与主体塑料薄膜的头部热塑封闭，外层塑料薄膜与主体塑料薄膜的底端构成充气口；所述外层塑料薄膜上设有多个折叠机构，多个折叠机构为外层塑料薄膜进行折叠而成。
Description
技术领域
本发明涉及一种软体机器人转向结构，特别是涉及一种基于胶带折叠的软体机器人及其转弯方式。
背景技术
基于柔性伸展，颠覆了传统刚性机器人的结构设计的新型软体机器人逐渐进入人们的视野。
软体机器人由柔韧性材料制作完成，可在大范围内改变自身形状，是一种新型柔韧机器人。软体机器人相较于其他传统机器人能够更方便的穿越各种多变复杂的环境，尤其是在如管道等狭窄的空间中进行的搜查检测工作。实现的功能主要有软体机器人前端延伸通过受约束的环境、可以实现自由转弯，连续转弯，自行调整运动方向。软体机器人的驱动方式很多，其中一类机器人可以仅用气体来驱动。软体机器人在没有主动控制的情况下，通过各种具有挑战性的环境延长，机器人被动地变形以避开各种障碍物。另一方面，由于其成本的低廉性，使得此类机器人具有非常广阔的市场前景。但由于其结构与传统机器人不同，很多传统的机械结构无法使用。目前如何控制气动软体机器人的自由运动依然是难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于胶带折叠的软体机器人及其转弯方式，可以有效解决现有技术中气动软体机器人自由运动控制较难的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种基于胶带折叠的软体机器人，包括主体塑料薄膜和外层塑料薄膜，所述主体塑料薄膜的头部封闭，主体塑料薄膜的尾部开口；所述主体塑料薄膜的内侧构成主体腔室；所述外层塑料薄膜设有两个，两个外层塑料薄膜分别粘贴在主体塑料薄膜的两侧；所述外层塑料薄膜与主体塑料薄膜之间构成侧腔室，外层塑料薄膜与主体塑料薄膜的头部热塑封闭，外层塑料薄膜与主体塑料薄膜的底端构成充气口；所述外层塑料薄膜上设有多个折叠机构，多个折叠机构为外层塑料薄膜进行折叠而成。
所述折叠机构包括折叠段I、折叠段II、折叠段III、折叠段IV和折叠段V；折叠段I、折叠段II、折叠段III、折叠段IV和折叠段V依次排列；折叠段I和折叠段V分别向内折叠段III的方向翻转折叠；折叠段III通过胶带粘贴固定在主体塑料薄膜上。
所述折叠段III与主体塑料薄膜之间存在通气缝隙。
所述折叠段I、折叠段II、折叠段IV和折叠段V等长且等宽；所述折叠段III的长度与折叠段I的长度相同，折叠段III的宽度小于折叠段I的宽度。
所述的一种基于胶带折叠的软体机器人还包括动力源；所述动力源包括气泵、分气管和带有控制阀门的气管；所述气泵密封连接分气管的一端，分气管的另一端通过四通连接并连通三根气管；三根气管分别与主体腔室和两个侧腔室密封连接并连通。
所述的一种基于胶带折叠的软体机器人还包括后部箱体、转轴和手摇杆；所述气泵安装在后部箱体内，转轴转动配合连接在后部箱体的内部，转轴的一端固定连接手摇杆，手摇杆位于后部箱体的外部；所述主体塑料薄膜和外层塑料薄膜的尾部皆收卷在转轴上，主体塑料薄膜和外层塑料薄膜的尾部位于后部箱体内。
所述主体腔室为圆柱形管道结构。
所述主体塑料薄膜和外层塑料薄膜皆采用柔性塑料制成。
所述一种基于胶带折叠的软体机器人的转弯方式，该转弯方式包括以下步骤，首先利用气泵、分气管和一根气管向主体腔室的内部充气，两侧的侧腔室暂不充气，主体腔室充气后使得主体塑料薄膜向前伸长，需要转弯时，向与转弯方向相反的侧腔室内充气，侧腔室内已伸长的部分由于受到气压挤压并不会撑开，在侧腔室头部的部分由于发生弯曲，折叠机构的中间部分受到向外顶的压力，导致折叠机构被打开，折叠机构被打开部分的长度为未打开时的两倍，从而使外层塑料薄膜通气时比为通气的主体塑料薄膜长，并外层塑料薄膜通过与主体塑料薄膜的挤压配合，发生不可逆转弯。
本发明的有益效果为：本发明的一种基于胶带折叠的软体机器人及其转弯方式，可以有效解决现有技术中气动软体机器人自由运动控制较难的问题；本发明可以通过向侧腔室内部充气，使该侧腔室的外层塑料薄膜上的折叠机构在气压下打开，外层塑料薄膜通气时比为通气的主体塑料薄膜长，并外层塑料薄膜通过与主体塑料薄膜的挤压配合，发生不可逆转弯。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图
附图2为本发明内部折叠结构未折叠时的俯视图；
附图3为本发明内部折叠结构折叠后的结构示意图；
附图4为本发明内部折叠机构打开的结构示意图；
附图5为本发明进行转弯后的结构示意图。
图中：主体腔室1；侧腔室2；折叠机构3；折叠段I3-1；折叠段II3-2；折叠段III3-3；折叠段IV3-4；折叠段V3-5。
具体实施方式
下面结合附图1-5对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一：
如图1-5所示，一种基于胶带折叠的软体机器人，包括主体塑料薄膜和外层塑料薄膜，所述主体塑料薄膜的头部封闭，主体塑料薄膜的尾部开口；所述主体塑料薄膜的内侧构成主体腔室1；所述外层塑料薄膜设有两个，两个外层塑料薄膜分别粘贴在主体塑料薄膜的两侧；所述外层塑料薄膜与主体塑料薄膜之间构成侧腔室2，外层塑料薄膜与主体塑料薄膜的头部封闭，外层塑料薄膜与主体塑料薄膜的底端构成充气口；所述外层塑料薄膜上设有多个折叠机构3，多个折叠机构3为外层塑料薄膜进行折叠而成。本发明的一种基于胶带折叠的软体机器人，在使用时，首先利用气泵、分气管和一根气管向主体腔室1的内部充气，两侧的侧腔室2暂不充气，主体腔室1充气后使得主体塑料薄膜向前伸长，需要转弯时，向与转弯方向相反的侧腔室2内充气，侧腔室2内已伸长的部分由于受到气压挤压并不会撑开，在侧腔室2头部的部分由于发生弯曲，折叠机构3的中间部分受到向外顶的压力，导致折叠机构3被打开，折叠机构3被打开部分的长度为未打开时的两倍，从而使外层塑料薄膜通气时比为通气的主体塑料薄膜长，并外层塑料薄膜通过与主体塑料薄膜的挤压配合，发生不可逆转弯；所述外层塑料薄膜可设有多个，多个外层塑料薄膜均匀固定连接在主体塑料薄膜的外部，多个外层塑料薄膜和主体塑料薄膜构成多个侧腔室2，且在多个外层塑料薄膜上皆设有折叠机构3，进而实现通过向不同侧腔室2内侧充气改变不同转弯方向的目的，本发明的制造成本较低，加工流程较短，使用较为便捷，实用性强。
具体实施方式二：
如图1-5所示，所述折叠机构3包括折叠段I3-1、折叠段II3-2、折叠段III3-3、折叠段IV3-4和折叠段V3-5；折叠段I3-1、折叠段II3-2、折叠段III3-3、折叠段IV3-4和折叠段V3-5依次排列；折叠段I3-1和折叠段V3-5分别向内折叠段III3-3的方向翻转折叠；折叠段III3-3通过胶带粘贴固定在主体塑料薄膜上。折叠机构3主要是通过外层塑料薄膜的特殊折叠方式形成，折叠出若干折叠机构3后的整条外层管道，将其未折叠的部分粘贴于主层管道两侧，即为折叠段III3-3通过胶带粘贴固定在主体塑料薄膜上。
具体实施方式三：
如图1-5所示，所述折叠段III3-3与主体塑料薄膜之间存在通气缝隙。通气缝隙的设置，便于向侧腔室2的内部充气。
具体实施方式四：
如图1-5所示，所述折叠段I3-1、折叠段II3-2、折叠段IV3-4和折叠段V3-5等长且等宽；所述折叠段III3-3的长度与折叠段I3-1的长度相同，折叠段III3-3的宽度小于折叠段I3-1的宽度。
具体实施方式五：
如图1-5所示，所述的一种基于胶带折叠的软体机器人还包括动力源；所述动力源包括气泵、分气管和带有控制阀门的气管；所述气泵密封连接分气管的一端，分气管的另一端通过四通连接并连通三根气管；三根气管分别与主体腔室1和两个侧腔室2密封连接并连通。所述动力源用于为本发明的行走与转弯提供动力；气泵连通电源并开启后可以通过分气管向带有控制阀门的气管内充气，并通过气管向主体腔室1或侧腔室2的内部充气，从而控制本发明的行走以及转向。
具体实施方式六：
如图1-5所示，所述的一种基于胶带折叠的软体机器人还包括后部箱体、转轴和手摇杆；所述气泵安装在后部箱体内，转轴转动配合连接在后部箱体的内部，转轴的一端固定连接手摇杆，手摇杆位于后部箱体的外部；所述主体塑料薄膜和外层塑料薄膜的尾部皆收卷在转轴上，主体塑料薄膜和外层塑料薄膜的尾部位于后部箱体内。所述主体塑料薄膜和外层塑料薄膜的尾部皆收卷在转轴上，可以通过转动手摇杆来控制主体塑料薄膜和外层塑料薄膜的收纳或放出，便于控制本发明的的一种基于胶带折叠的软体机器人进行行走。
具体实施方式七：
如图1-5所示，所述主体腔室1为圆柱形管道结构。
具体实施方式八：
如图1-5所示，所述主体塑料薄膜和外层塑料薄膜皆采用柔性塑料制成。
所述一种基于胶带折叠的软体机器人的转弯方式，该转弯方式包括以下步骤，首先利用气泵、分气管和一根气管向主体腔室1的内部充气，两侧的侧腔室2暂不充气，主体腔室1充气后使得主体塑料薄膜向前伸长，需要转弯时，向与转弯方向相反的侧腔室2内充气，侧腔室2内已伸长的部分由于受到气压挤压并不会撑开，在侧腔室2头部的部分由于发生弯曲，折叠机构3的中间部分受到向外顶的压力，导致折叠机构3被打开，折叠机构3被打开部分的长度为未打开时的两倍，从而使外层塑料薄膜通气时比为通气的主体塑料薄膜长，并外层塑料薄膜通过与主体塑料薄膜的挤压配合，发生不可逆转弯。
本发明的工作原理为：本发明的一种基于胶带折叠的软体机器人，在使用时，首先利用气泵、分气管和一根气管向主体腔室1的内部充气，两侧的侧腔室2暂不充气，主体腔室1充气后使得主体塑料薄膜向前伸长，需要转弯时，向与转弯方向相反的侧腔室2内充气，侧腔室2内已伸长的部分由于受到气压挤压并不会撑开，在侧腔室2头部的部分由于发生弯曲，折叠机构3的中间部分受到向外顶的压力，导致折叠机构3被打开，折叠机构3被打开部分的长度为未打开时的两倍，从而使外层塑料薄膜通气时比为通气的主体塑料薄膜长，并外层塑料薄膜通过与主体塑料薄膜的挤压配合，发生不可逆转弯；所述外层塑料薄膜可设有多个，多个外层塑料薄膜均匀固定连接在主体塑料薄膜的外部，多个外层塑料薄膜和主体塑料薄膜构成多个侧腔室2，且在多个外层塑料薄膜上皆设有折叠机构3，进而实现通过向不同侧腔室2内侧充气改变不同转弯方向的目的，本发明的制造成本较低，加工流程较短，使用较为便捷，实用性强。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于胶带折叠的软体机器人，包括主体塑料薄膜和外层塑料薄膜，其特征在于：所述主体塑料薄膜的头部封闭，主体塑料薄膜的尾部开口；所述主体塑料薄膜的内侧构成主体腔室(1)；所述外层塑料薄膜设有两个，两个外层塑料薄膜分别粘贴在主体塑料薄膜的两侧；所述外层塑料薄膜与主体塑料薄膜之间构成侧腔室(2)，外层塑料薄膜与主体塑料薄膜的头部封闭，外层塑料薄膜与主体塑料薄膜的底端构成充气口；所述外层塑料薄膜上设有多个折叠机构(3)，多个折叠机构(3)为外层塑料薄膜进行折叠而成。
2.根据权利要求1所述的一种基于胶带折叠的软体机器人，其特征在于：所述折叠机构(3)包括折叠段I(3-1)、折叠段II(3-2)、折叠段III(3-3)、折叠段IV(3-4)和折叠段V(3-5)；折叠段I(3-1)、折叠段II(3-2)、折叠段III(3-3)、折叠段IV(3-4)和折叠段V(3-5)依次排列；折叠段I(3-1)和折叠段V(3-5)分别向内折叠段III(3-3)的方向翻转折叠；折叠段III(3-3)通过胶带粘贴固定在主体塑料薄膜上。
3.根据权利要求2所述的一种基于胶带折叠的软体机器人，其特征在于：所述折叠段III(3-3)与主体塑料薄膜之间存在通气缝隙。
4.根据权利要求3所述的一种基于胶带折叠的软体机器人，其特征在于：所述折叠段I(3-1)、折叠段II(3-2)、折叠段IV(3-4)和折叠段V(3-5)等长且等宽；所述折叠段III(3-3)的长度与折叠段I(3-1)的长度相同，折叠段III(3-3)的宽度小于折叠段I(3-1)的宽度。
5.根据权利要求1所述的一种基于胶带折叠的软体机器人，其特征在于：所述的一种基于胶带折叠的软体机器人还包括动力源；所述动力源包括气泵、分气管和带有控制阀门的气管；所述气泵密封连接分气管的一端，分气管的另一端通过四通连接并连通三根气管；三根气管分别与主体腔室(1)和两个侧腔室(2)密封连接并连通。
6.根据权利要求5所述的一种基于胶带折叠的软体机器人，其特征在于：所述的一种基于胶带折叠的软体机器人还包括后部箱体、转轴和手摇杆；所述气泵安装在后部箱体内，转轴转动配合连接在后部箱体的内部，转轴的一端固定连接手摇杆，手摇杆位于后部箱体的外部；所述主体塑料薄膜和外层塑料薄膜的尾部皆收卷在转轴上，主体塑料薄膜和外层塑料薄膜的尾部位于后部箱体内。
7.根据权利要求1所述的一种基于胶带折叠的软体机器人，其特征在于：所述主体腔室(1)为圆柱形管道结构。
8.根据权利要求1所述的一种基于胶带折叠的软体机器人，其特征在于：所述主体塑料薄膜和外层塑料薄膜皆采用柔性塑料制成。
9.如权利要求5所述一种基于胶带折叠的软体机器人的转弯方式，其特征在于：该转弯方式包括以下步骤，首先利用气泵、分气管和一根气管向主体腔室(1)的内部充气，两侧的侧腔室(2)暂不充气，主体腔室(1)充气后使得主体塑料薄膜向前伸长，需要转弯时，向与转弯方向相反的侧腔室(2)内充气，侧腔室(2)内已伸长的部分由于受到气压挤压并不会撑开，在侧腔室(2)头部的部分由于发生弯曲，折叠机构(3)的中间部分受到向外顶的压力，导致折叠机构(3)被打开，折叠机构(3)被打开部分的长度为未打开时的两倍，从而使外层塑料薄膜通气时比为通气的主体塑料薄膜长，并外层塑料薄膜通过与主体塑料薄膜的挤压配合，发生不可逆转弯。
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