CN112373258A - 一种气动水陆两栖软体仿生机器人 - Google Patents

Abstract

一种气动水陆两栖软体仿生机器人，包括软体仿生致动器，还包括躯干结构1，躯干结构1的前后两端均设置软体仿生致动器，躯干结构1前端的软体仿生致动器构成头颈部结构4，躯干结构1后端的软体仿生致动器构成尾部结构3；躯干结构1的两侧还设置有鳍状肢结构2；本发明结构设计合理、研制成本低、驱动效率高、运动形式丰富，能够在各种复杂的水陆两栖环境中进行高效机动。

Description

一种气动水陆两栖软体仿生机器人

技术领域

本发明涉及软体仿生机器人领域，尤其涉及一种气动水陆两栖软体仿生机器人。

背景技术

近些年，机器人应用领域不断拓展，已经从传统的生产制造领域拓展到了军事、医疗、勘测等作业环境相对复杂多变的领域。由大量刚性零部件组装而成的传统刚性机器人，由于存在结构复杂、安全系数低、非结构化环境适应性差、噪声大以及零部件易磨损等缺陷和不足，已经难以满足实际要求。随着仿生机器人技术、材料技术、快速成型技术以及智能控制的迅速发展，以自然界生物为原型，具有人机交互安全性高、非结构化环境适应性强、驱动效率高、维护成本低等优点的软体仿生机器人成为机器人领域的研究热点。软体仿生机器人主要由柔软弹性材料或可延展性材料构成，可以在有限的空间内进行连续变形，能够在大幅度弯曲或者高曲率扭曲中获得大量的能量，具有较高的自由度，通过模仿自然界生物的结构特征和运动机理，不仅可以实现爬行、跳跃、游动、抓取等多种运动形式，而且可以根据实际需要任意地改变自身的形状和尺寸，能够满足复杂环境中的作业需求。

软体仿生机器人作为一项涉及多学科交叉的研究对象，不仅能够在功能上模仿生物体，而且在材料和结构上也能够更加贴近生物体。因此，软体仿生机器人的研究能够有助于揭示自然界生物在材料、力学、形态学、运动学等方面的科学问题，并且类生物材料和结构上的仿生可以使软体仿生机器人像生物体一样灵活运动和自我决策，有助于衍生新的仿生机器人算法，使软体仿生机器人更加具有智能化，用于完成传统刚性机器人无法实现的任务，具有较大的应用前景。尤其气动软体仿生机器人还具有驱动方式简单、可控性高以及更加能够充分吸取自然界生物驱动机理的特点而被广泛研究和应用。

但是，如何应用软体仿生机器人解决传统刚性机器人所难以克服的问题，还少有报道。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种气动水陆两栖软体仿生机器人，本发明主要解决传统刚性机器人结构复杂、非结构化环境适应性差、交互安全性差、驱动效率低、运动形式单一、位姿变换笨拙、生产以及维护成本高等技术问题。

技术方案：

一种气动水陆两栖软体仿生机器人，包括软体仿生致动器，还包括躯干结构1，躯干结构1的前后两端均设置软体仿生致动器，躯干结构1前端的软体仿生致动器构成头颈部结构4，躯干结构1后端的软体仿生致动器构成尾部结构3；`

躯干结构1的两侧还设置有鳍状肢结构2；

构成头颈部结构4和尾部结构3的软体仿生致动器包括气动网络装置和不可伸缩柱结构333；所述气动网络装置的底端面与不可伸缩柱333侧表面相连接；

气动网络装置由多个囊腔结构111组成，多个囊腔结构沿不可伸缩柱结构333的长度方向依次布置，相邻的囊腔结构的内部之间相互连通；

所述躯干结构1的内部为用于通入液体或气体的空腔，以便使机器人在水中能够进行下潜和上浮；

所述鳍状肢结构2连接在躯干结构1两侧，鳍状肢结构2包括翼鳍2-1和主肢2-2；所述翼鳍为仿海狮的鳍状肢结构，翼鳍内部嵌入有可变刚度薄片210，翼鳍设置有气动网络装置211，翼鳍后端部连接主肢2-2；

所述主肢2-2包括旋转驱动220和多个主肢气动网络装置；所述旋转驱动包括驱动主体225、驱动旋线226和鳍状肢压簧结构212；所述驱动主体为圆柱状软体结构，在驱动主体轴线四周设有多个等角度布置的与轴线平行的截面贯穿孔225-1，且在驱动主体的一端设有与截面贯穿孔225-1连通的内凹B(内凹B所在的一端使用时与躯干结构1连接，内凹B与躯干主体1-1内的通气管道连通，从图5能够清晰的看出)，所述鳍状肢压簧结构212嵌入在驱动主体内部，且鳍状肢压簧结构212的前端嵌入翼鳍2-1内，所述驱动旋线以一定的螺旋角度螺旋缠绕在驱动主体上。

躯干主体1-1的两侧安装鳍状肢结构2的位置设置有用于安装鳍状肢结构的置放槽110。

躯干结构1包括躯干主体1-1和躯干密封盖1-2，躯干主体1-1为内部空腔且上端(即如图3所示的上端)开口的结构，躯干密封盖1-2密封在躯干主体1-1的开口处。

所述旋转驱动还包括驱动端盖一227和驱动端盖二228，驱动端盖一227和驱动端盖二228分别密封于驱动主体两端；其中，驱动端盖一227置于旋转驱动与翼鳍2-1连接的一侧，驱动端盖二228置于旋转驱动与躯干结构1连接的一侧。

所述可变刚度薄片210上需要在其指定变刚度的位置缠绕加热丝，加热丝连接至外部的加热源，当加热温度达到60℃以上便可实现变刚度。

驱动旋线以一定的螺旋角度螺旋δ缠绕在驱动主体上，螺旋角度δ为大于30°小于180°。

主肢2-2的气动网络装置由多个扇形囊腔结构2-2-1构成(如图7即能看出扇形囊腔结构2-2-1的截面就是扇形，其中只标注了一个2-2-1，而221、222、223和224中的2-2-1都是一样的，为了不至于混乱，则未一一标出)，多个扇形囊腔结构2-2-1之间连通，主肢气动网络装置的一个端面设置有与扇形囊腔结构2-2-1内部连通的孔M(如图5所示，这个孔M与躯干主体1-1内的通气管道连接)，主肢气动网络装置为四个(如图7所示)，四个主肢气动网络装置设置在驱动主体225外侧壁，四个主肢气动网络装置之间的夹角θ相同，四个主肢气动网络装置分别为第一气动网络装置221、第二气动网络装置222、第三气动网络装置223和第四气动网络装置224。

构成头颈部结构4和尾部结构3的软体仿生致动器中的气动网络装置为多个，多个气动网络装置布置在不可伸缩柱结构333(图1中的310也是与不可伸缩柱结构333相同的构件，只是把头颈部结构4和尾部结构3的不可伸缩柱结构统一描述为不可伸缩柱结构333，为了便于描述，因为头颈部结构4和尾部结构3的结构基本相同，仅囊腔结构个数和尺寸有区别，所以统一结合图16来说明)的不同侧面；相邻的气动网络装置之间的夹角β相同；构成头颈部结构4和尾部结构3的软体仿生致动器中的气动网络装置为变径形式的扇形囊腔结构(如图1、8、16和17所示，拿图17来讲，图中的上下方向就是扇形囊腔结构的径向方向，所谓变径结构，就是由与躯干结构1连接的一端开始向外也就是向图17中的左侧，直径逐渐缩小)，该结构形式能够使机器人主体呈现为纺锤体结构，提升机器人的水动力性能，使之在水下的机动性能具有优越性；气动网络装置的底端长度L与不可伸缩柱结构的横截面边长相等；气动网络装置的一个端面设置有通气孔A2，通气孔A2与气动网络装置的囊腔结构111内部连通；在不可伸缩柱结构333内设置有压簧结构444；气动网络装置的囊腔胀形壁A的厚度小于其余壁面厚度；压簧结构嵌入在不可伸缩柱内部。

鳍状肢结构2粘接在置放槽110内；主肢2-2与置放槽110连接的位置设置有固定区域7，固定区域7为四个，分别与第一气动网络装置221、第二气动网络装置222、第三气动网络装置223和第四气动网络装置224一一对应，相邻的两个固定区域7之间形成间隙C，四个固定区域7上均设置有分别与第一气动网络装置221、第二气动网络装置222、第三气动网络装置223和第四气动网络装置224连通的通道7-1，使得第一气动网络装置221、第二气动网络装置222、第三气动网络装置223和第四气动网络装置224均通过该通道7-1与躯干主体1-1内部空腔内的管道连通；

在置放槽110的槽口沿处设置有容纳固定区域7的固定环8，固定环8与置放槽110的槽口沿之间通过分隔块9连接使得固定环8与的槽口沿之间形成间隙D，使用时，间隙D对应在两个分隔块9之间；

固定环8的外部套有能沿固定环8的轴向移动的下压套10，固定环8的外部设置有外螺纹，固定环8的上部套有能与该外螺纹相配合的螺母12，通过该螺母的旋转使得下压套10下移；

间隙C为扇形，使用时，在该扇形间隙C内塞有扇形顶紧块11，扇形顶紧块11的外壁面为由上至下逐渐向外倾斜的斜面B，下压套10的底面为与斜面B的斜率相适应的斜面。

所述尾部结构的气动网络装置为三个，分别为左侧气动网络装置312、顶部气动网络装置313和右侧气动网络装置314，尾部结构中的不可伸缩柱结构333为尾部不可伸缩柱310，左侧气动网络装置312和右侧气动网络装置314分列于尾部不可伸缩柱310长度方向的左右两侧；顶部气动网络装置313结构位于尾部不可伸缩柱310长度方向的顶部，

所述不可伸缩柱结构内部嵌入压簧结构；

所述头颈部结构设置在躯干结构前端部，头颈部结构中的气动网络装置为三个，分别为右侧头颈部气动网络装置414、左侧头颈部气动网络装置412和顶部头颈部气动网络装置413(这里所说的左侧和右侧是与头颈部结构同向时来说的，结合图2，因为图2是面对头颈部结构，所以从图2中看上去，图2中的左侧就是与头颈部结构同向时的右侧，右侧就是与头颈部结构同向时的左侧)，头颈部结构中的不可伸缩柱结构333为头颈部不可伸缩柱410，右侧头颈部气动网络装置414和左侧头颈部气动网络装置412分别位于头颈部不可伸缩柱410长度方向的左右两侧，顶部头颈部气动网络装置413位于头颈部不可伸缩柱410长度方向的顶部；

所述不可伸缩柱结构内部嵌入压簧结构。

气动水陆两栖软体仿生机器人尾部结构和头颈部结构的外部特征为变径形式。所述的变径形式，对于尾部结构，从躯干与尾部结构连接处为尾部结构的起始处(即图9中的左端)，至机器人尾部结构最末端为终止处(即图9中的右端)，组成尾部的各个气动网络装置逐渐变径，即气动网络装置逐渐缩小外部直径尺寸比例，其中，机器人尾部结构终止处(就是如图9所示的最右端)囊腔的外部尺寸(在图9中就是上下方向的距离，有可以叫直径)是起始处(就是图9中的左端)囊腔的外部尺寸(就是上下方向的尺寸，也可以叫直径)的1/2至2/3；对于头颈部结构，从头颈部结构与躯干连接处为头颈部结构的起始处(图8中的右端)，至机器人头颈部结构最前端(图8中的最左端)为终止处，组成头颈部的各个气动网络装置逐渐变径，即气动网络装置逐渐缩小外部尺寸比例(即图8中的上下方向的尺寸，也可以叫直径)，其中，机器人头颈部结构终止处(图8中的左端)囊腔的外部尺寸是起始处囊腔的外部尺寸的1/2至2/3。

优点效果：

本发明提出了一种气动水陆两栖软体仿生机器人，对海狮鳍状肢、尺蠖、躯干摆动型和躯干波动型鱼尾的结构特征和运动形式进行仿生，具有研制成本低、结构简单、非结构化环境适应性强等显著特点，并能够提升软体仿生机器人的机动性能，丰富软体仿生机器人的运动形式、拓宽应用领域。

本发明包括：躯干结构、鳍状肢结构、尾部结构和头颈部结构。

所述躯干结构与尾部结构以及头颈部结构连接处的截面形状类同，包括躯干主体和躯干密封盖，设有若干个与鳍状肢、尾部、头颈部气动网络装置相通的孔道。所述躯干主体两侧设有连接鳍状肢结构的置放槽，躯干主体内部为空腔，所述躯干密封盖设有对各通气管进行集成的孔道，并在正中心位置设有通液孔道。

所述鳍状肢结构连接在躯干结构两侧的置放槽中，鳍状肢结构包括翼鳍和主肢，所述翼鳍后端部中间区域连接主肢。

所述尾部结构连接在躯干结构后端部，包括1个不可伸缩柱结构、1个压簧结构、3个气动网络装置。

所述头颈部结构连接在躯干结构前端部，包括1个不可伸缩柱结构、1个压簧结构、3个气动网络装置。

优选的，所述翼鳍仿海狮鳍状肢进行设计，内部嵌入有可变刚度薄片，中部区域设有气动网络装置，后部区域嵌入有压簧结构，后端部偏薄侧设有通气孔。所述可变刚度薄片材料为60℃低熔点合金材料(如Bi-Cd-Pb-Sn四元共晶合金、Bi-Sn合金等)。所述主肢包括旋转驱动和4个气动网络装置。所述旋转驱动包括驱动主体、驱动旋线、驱动端盖一、驱动端盖二、驱动外壳、压簧结构。所述驱动主体为圆柱状，在其四周设有4个等角度布置的多边形截面贯穿孔，且在近于躯干的一端处设有内凹，所述压簧结构嵌入在驱动主体内部，所述驱动旋线以一定的螺旋角度缠绕在驱动主体外侧，所述驱动端盖一和驱动端盖二分别密封于驱动主体两端。其中，驱动端盖一置于旋转驱动与翼鳍相连接一侧，驱动端盖二置于旋转驱动与躯干相连接一侧，驱动外壳安置于驱动主体、驱动旋线、驱动端盖一、驱动端盖二外侧。

优选的，所述翼鳍长度(就是图2中左右方向的长度)为躯干长度(就是垂直于图2的方向的距离)的1倍至1.5倍，后端面最大宽度(即图7所示的左右方向的距离)为躯干长度(垂直于图2的方向的距离)的0.4倍至0.6倍，后端面最大厚度(如图7所示的上下方向)为躯干高度的0.3倍至0.5倍。

优选的，所述主肢长度(如图2中的左右方向)是翼鳍长度的0.25倍至0.5倍，驱动端盖一D₁和驱动端盖二D₂的厚度分别大于驱动外壳与多边形截面贯穿孔外壁厚度(K)之和；4个等角度布置的多边形截面贯穿孔的位置与4个气动网络装置的集成位置错开(如图7所示)；驱动旋线缠绕的角度范围为30°至120°，线径为鳍状肢压簧外径的1/8至1/10。

优选的，所述的尾部结构与躯干连接处的横截面尺寸与躯干横截面尺寸相同(从图9来看，就是上下方向距离相同)，尾部结构的长度(即图9中的左右向的距离)为躯干长度的1.5至2倍，优选的，所述的头颈部结构的、与躯干连接位置处的横截面尺寸与躯干横截面尺寸相同，头颈部结构长度(图8的左右向距离)为躯干长度的0.5至1倍，。

优选的，所述的气动网络装置由若干个彼此互通的囊腔结构等距排列组成，囊腔膨胀壁A厚度是小于其余壁面厚度，囊腔膨胀壁正对着的空腔宽度N是膨胀壁厚度P的1倍至1.5倍。

优选的，所述的嵌入在翼鳍结构后部区域的压簧结构的，长度为翼鳍长度的0.25倍至0.4倍，压簧结构另一端嵌入在主肢旋转驱动主体内部。

优选的，所述的嵌入在尾部不可伸缩柱结构内部的压簧结构，压簧长度为尾部不可伸缩柱长度的9/10。

优选的，所述的嵌入在头颈部不可伸缩柱结构内部的压簧结构，压簧长度为头颈部不可伸缩柱长度的9/10。

综上，本发明提供的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，基于硅胶材料，通过3D打印技术、形状沉积技术、失蜡铸造技术以及软体平板印刷术制成。本发明汲取了海狮鳍状肢、尺蠖、躯干摆动型和躯干波动型鱼尾的结构特征和运动形式而设计，具有结构设计合理、非结构化环境适应性强、交互安全性高、驱动效率高、运动形式丰富、位姿变换平滑、生产以及维护成本低等突出优点，能够在各种复杂的水陆两栖环境中进行高效机动。本申请尾部结构和头颈部结构的外部特征为变径形式，能够使机器人本体呈现为纺锤体结构，从而提升机器人的水动力性能，使之在水下的机动性能具有优越性。另外，本发明采用气压驱动方式，在水下环境中，机动性能强，根据内、外差压力补偿法，调整其结构内部与外部环境之间的压力关系，可实现海洋探测作业。

附图说明

图1是本发明实施例提供的气动水陆两栖软体仿生机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的气动水陆两栖软体仿生机器人的前视图；

图3为本发明实施例提供的躯干结构剖视图；

图4为本发明实施例提供的鳍状肢结构纵截面剖视图；

图5为本发明实施例提供的鳍状肢结构纵截面剖视局部放大图；

图6为本发明实施例提供的可变刚度薄片俯视结构示意图(相当于图4的可变刚度薄片的俯视图)；

图7为本发明实施例提供的鳍状肢结构横截面剖视图；

图8为本发明实施例提供的尾部结构剖视图；

图9为本发明实施例提供的颈部结构剖视图；

图10为固定区域和固定环配合的俯视图；

图11为固定区域和固定环配合使用状态的俯视图；

图12为固定区域和固定环配合使用状态的立面剖视图；

图13为内凹槽的结构示意图；

图14为驱动旋线结构的夹角示意图；

图15为驱动旋线结构的布置示意图；

图16为尾部结构和头颈部结构的气动网络装置的概括结构示意图；(这里就是一个概括的示意图，头颈部结构和尾部结构并不完全一样，头颈部结构比尾部结构短，就是如图16所示的左右方向短，且头颈部结构囊腔数量少，其他都一样)。

图17为为尾部结构和头颈部结构的气动网络装置的剖视图(就是沿着不可伸缩柱结构的长度方向剖开)；

图18为固定区域和固定环配合使用状态立面剖视图(未插入扇形顶紧块之前)；

图19为缠绕加热丝的可变刚度薄片的结构示意图。

附图标记：1、躯干结构2、鳍状肢结构；3、尾部结构；4、颈部结构；1-1、躯干主体；1-2、躯干密封盖；110、置放槽；120、通液孔；2-1、翼鳍；2-2、主肢；210、可变刚度薄片；211、翼鳍气动网络装置；212、鳍状肢压簧结构；213、翼鳍通气孔；220、旋转驱动；221、主肢气动网络装置；222、主肢气动网络装置；223、主肢气动网络装置；224主肢气动网络装置；225、驱动主体；226、驱动旋线；227、驱动端盖一；228、驱动端盖二；229、驱动外壳；310、尾部不可伸缩柱；311、尾部压簧结构；312、尾部气动网络装置；313、尾部气动网络装置；314、尾部气动网络装置；410、头颈部不可伸缩柱；411、头颈部压簧结构；412、头颈部气动网络装置；413、头颈部气动网络装置；414、头颈部气动网络装置。

具体实施方式

一种气动水陆两栖软体仿生机器人，包括软体仿生致动器，还包括躯干结构1，躯干结构1的前后两端均设置软体仿生致动器，躯干结构1前端的软体仿生致动器为颈部结构4，躯干结构1后端的软体仿生致动器为尾部结构3；`头颈部结构4和尾部结构3可以为图16所示的外部为变径式结构。

躯干结构1的两侧还设置有鳍状肢结构2；

软体仿生致动器包括气动网络装置和不可伸缩柱结构333；所述气动网络装置的底端面与不可伸缩柱侧表面相连接；

气动网络装置由多个囊腔结构111组成，多个囊腔结构沿不可伸缩柱结构333的长度方向依次布置，相邻的囊腔结构的内部之间相互连通；

所述躯干结构与尾部结构、头颈部结构连接处的尺寸和形状类同，所述躯干结构1的内部为用于通入液体或气体的空腔，使机器人在水中能够进行下潜和上浮；所述躯干密封盖1-2设有对各通气管进行集成的孔道，并在正中心区域设有通液通气孔道120。

所述鳍状肢结构2连接在躯干结构1两侧的置放槽110中，鳍状肢结构2包括翼鳍2-1和主肢2-2；所述翼鳍为仿海狮的鳍状肢结构进行设计，翼鳍内部嵌入有可变刚度薄片210，翼鳍中部区域设置有气动网络装置211，翼鳍后端部(主要是中间区域)连接主肢2-2；

所述主肢2-2包括旋转驱动和多个(4个)主肢气动网络装置221、222、223、224；所述旋转驱动包括驱动主体225、驱动旋线226、驱动端盖一227、驱动端盖二228和鳍状肢压簧结构212；所述驱动主体为圆柱状可旋拧结构(利用硅胶制成)，在驱动主体轴线四周设有多4个等角度(等角度就是如图7所示的，每个截面贯穿孔的中心距离驱动主体225的轴线的距离相同，每个截面贯穿孔的中心与驱动主体225的轴线之间形成一个连线，相邻的连线之间的夹角相等)布置的与驱动主体225轴线平行(截面贯穿孔的中心线或轴线与)的多边形截面贯穿孔225-1，且在驱动主体近于躯干的一端处设有与多边形截面贯穿孔225-1连通的内凹B，所述鳍状肢压簧结构212嵌入在驱动主体225内部，鳍状肢压簧结构212的前端嵌入翼鳍2-1内(其位置如图4所示，鳍状肢压簧结构212的前端位于气动网络装置211的后部，就是图4中的右侧，并且鳍状肢压簧结构212在可变刚度薄片210上方)，所述驱动旋线以一定的螺旋角度螺旋缠绕在驱动主体外部的螺旋槽中。(鳍状肢的主肢2-2的内凹B和躯干主体1-1有互通的通气孔M1，通气后驱动主肢2-2四个多边形截面贯穿孔225-1膨胀，外侧驱动旋线引导驱动主体225产生扭转，从而使鳍状肢的翼鳍产生偏转。见图5和图7，其中图5就是剖面图，如图7所示，所述偏转就是在图中顺时针或者逆时针旋转)

躯干主体1-1的两侧安装鳍状肢结构2的位置设置有用于安装鳍状肢结构的置放槽110。(鳍状肢结构2粘接在躯干主体1-1的两侧，用置放槽110的作用是可以增加粘接面的面积，就是说鳍状肢结构2与槽的底面和侧壁都可以粘接)

躯干结构1包括躯干主体1-1和躯干密封盖1-2，躯干主体1-1为内部空腔且上端开口的结构，躯干密封盖1-2密封在躯干主体1-1的开口处。(躯干主体1-1的上端为开口，开口处用躯干密封盖1-2密封连接，一般是粘接密封，躯干密封盖1-2设有若干个与鳍状肢、尾部、头颈部气动网络装置相通的孔道，)

驱动端盖一227和驱动端盖二228分别密封于驱动主体两端(驱动端盖二228直接盖在内凹B上，内凹B的作用就是将气体通入内凹B内即可将气体同时通入四个多边形截面贯穿孔225-1内，而不用分成四个管路分别通气)；其中，驱动端盖一227置于旋转驱动与翼鳍连接的一侧，驱动端盖二228置于旋转驱动与躯干结构连接的一侧。

一定的螺旋角度δ为大于30°小于180°。(螺旋角度δ即如图15所示的驱动旋线226与轴线AA之间的夹角δ)

气动网络装置211由多个气动分囊腔(211-1)构成(多个气动分囊腔(211-1)之间留有间隙，气动分囊腔(211-1)为通过充气和放气产生膨胀形变的结构)，多个气动分囊腔(211-1)内部空腔之间连通，其结构原理同主肢气动网络装置、头颈部结构4和尾部结构3的气动网络装置的原理类同。

主肢气动网络装置由多个扇形囊腔结构2-2-1构成，多个扇形囊腔结构2-2-1之间连通，主肢气动网络装置的一个端面设置有与扇形囊腔结构2-2-1内部连通的孔M，主肢气动网络装置为四个，四个主肢气动网络装置设置在驱动主体225外侧壁，四个主肢气动网络装置之间的夹角θ相同，四个主肢气动网络装置分别为第一气动网络装置221、第二气动网络装置222、第三气动网络装置223和第四气动网络装置224。

翼鳍2-1后端部偏薄侧设有与气动网络装置内部相连通的通气孔(213)(如图7所示，偏薄就是如图7中所述的上下方向偏短)。

驱动外壳(229)安置于驱动主体、驱动旋线、驱动端盖一、驱动端盖二外部。

头颈部结构4和尾部结构3的气动网络装置为多个，多个气动网络装置布置在不可伸缩柱结构333的不同侧面；相邻的气动网络装置之间的夹角β相同；气动网络装置的囊腔结构111为扇形囊腔结构；气动网络装置的底端长度L与不可伸缩柱结构的横截面边长相等；气动网络装置的一个端面设置有通气孔A2，通气孔A2与气动网络装置的囊腔结构111内部连通；在不可伸缩柱结构333内设置有压簧结构444；气动网络装置的囊腔胀形壁A的厚度小于其余壁面厚度；压簧结构，嵌入在不可伸缩柱内部，压簧结构线径为不可伸缩柱直径1/15，压簧结构外径为不可伸缩柱横截面单边长的4/5，压簧结构长度为不可伸缩柱长度的9/10。

所述翼鳍2-1长度(如图2所示的左右方向)为躯干长度(垂直于图2的方向)的1倍至1.5倍，后端面最大宽度为躯干长度的0.35倍至0.5倍，后端面最大厚度为躯干高度的0.3倍至0.5倍。所述主肢长度(如图2所示的左右方向)是翼鳍长度的0.25倍至0.4倍；

主肢结构所述驱动端盖一和驱动端盖二的厚度分别大于驱动外壳与多边形截面贯穿孔外壁厚度之和；4个等角度布置的多边形截面贯穿孔的位置与4个气动网络装置的集成位置错开；驱动旋线缠绕的角度为大于30°，低于180°，线径为鳍状肢压簧外径的1/8至1/10；

所述尾部结构最大横截面尺寸与躯干横截面尺寸和形状类同，尾部结构长度(如图9所示的左右方向的距离)为躯干长度的1至1.5倍；

所述头颈部结构最大横截面尺寸与躯干横截面尺寸和形状类同，头颈部结构长度(如图8所示的左右方向的距离)为躯干长度的0.5至1倍。

上述所有的气动网络装置均由若干个彼此互通的型腔结构等距排列组成，型腔膨胀壁A厚度小于其余壁面厚度，型腔膨胀壁正对着的空腔宽度N是膨胀壁厚度P的1倍至1.5倍；

嵌入在翼鳍结构后部区域的压簧结构嵌入的长度为翼鳍长度的0.25倍至0.4倍，压簧结构另一端嵌入在主肢旋转驱动主体内部，压簧外径尺寸小于颈部压簧411的外径尺寸；

嵌入在尾部不可伸缩柱结构内部的压簧结构，压簧长度为尾部不可伸缩柱长度的9/10，压簧外径尺寸大于颈部压簧的外径尺寸。

鳍状肢结构2粘接在置放槽110内；主肢2-2与置放槽110连接的位置设置有固定区域7(固定区域7一部分伸进置放槽110内，而另一部分露出置放槽110，固定区域7为四个，分别与第一气动网络装置221、第二气动网络装置222、第三气动网络装置223和第四气动网络装置224一一对应，相邻的两个固定区域7之间形成间隙C，四个固定区域7上均设置有分别与第一气动网络装置221、第二气动网络装置222、第三气动网络装置223和第四气动网络装置224连通的通道7-1，使得第一气动网络装置221、第二气动网络装置222、第三气动网络装置223和第四气动网络装置224均通过该通道7-1与躯干主体1-1内部空腔内的气体管道连通；

在置放槽110的开口沿设置有容纳固定区域7的固定环8，固定环8与置放槽110的开口沿之间通过分隔块9连接使得固定环8与置放槽110底部之间形成间隙D，使用时，间隙D对应在两个分隔块9之间；

在躯干主体1-1的侧壁开有方形槽1-1-1，方形槽1-1-1的底部是平的，置放槽110开在方形槽1-1-1内，置放槽110的开口位于方形槽1-1-1底部的平面上，设置底部是平的方形槽1-1-1，使得粘接、安装等比弧面更方便一些；

固定环8的外部套有能沿固定环8的轴向(即如图12所示的上下方向)移动的下压套10(下压套10内部带有键槽，该键槽套在固定环8外壁中部的竖向键10-1上，使得下压套10只能上下移动)，固定环8的外部的上部设置有外螺纹，固定环8的上部套有能与该外螺纹相配合的螺母12，通过该螺母的旋转使得下压套10下移；

间隙C为扇形，使用时，在该扇形间隙C内塞有扇形顶紧块11(就是通过扇形顶紧块11逐渐塞进间隙C内能使得扇形顶紧块11与固定区域7之间逐渐的顶紧)，扇形顶紧块11的外壁面为由上至下逐渐向外倾斜的斜面B，下压套10的底面为与斜面B的斜率相适应的斜面(通过下压套10的下移迫使扇形顶紧块11向内(即向图12中的左侧，也是向图11中的圆心方向)逐渐与塞进扇形间隙C内，使得扇形顶紧块11与相邻的两个固定区域7之间紧固接触，扇形顶紧块11(就是从图11中看整体是个扇形的)以及固定区域7都采用弹性材质，例如橡胶，使其弹性连接，当然使用其他的硬性材质也可以，只不过使用橡胶更好，或者只把扇形顶紧块11使用橡胶，固定区域7使用硬性材质等都可以)。

所述尾部结构的气动网络装置为三个，分别为左侧气动网络装置312、顶部气动网络装置313和右侧气动网络装置314，尾部结构中的不可伸缩柱结构333为尾部不可伸缩柱310，左侧气动网络装置312和右侧气动网络装置314分列于尾部不可伸缩柱310长度方向的左右两侧(对称)；顶部气动网络装置313结构位于尾部不可伸缩柱310长度方向的顶部，

所述不可伸缩柱结构内部嵌入压簧结构。

气动网络装置为多个，多个气动网络装置布置在不可伸缩柱结构333的不同侧面；相邻的气动网络装置之间的夹角β相同；气动网络装置的囊腔结构为扇形囊腔结构；气动网络装置的底端长度L与不可伸缩柱结构的横截面边长相等；气动网络装置的一个端面设置有通液孔A2，通液孔A2与气动网络装置的内部连通；在不可伸缩柱结构333内设置有压簧结构444；气动网络装置的囊腔胀形壁A的厚度小于其余壁面厚度；压簧结构，嵌入在不可伸缩柱内部，压簧结构线径为其外径1/15，压簧结构外径为不可伸缩柱横截面边长的4/5，压簧结构长度为不可伸缩柱长度的9/10。

所述头颈部结构设置在躯干结构前端部，头颈部结构中的气动网络装置为三个，分别为右侧头颈部气动网络装置414、左侧头颈部气动网络装置412和顶部头颈部气动网络装置413，头颈部结构中的不可伸缩柱结构333为头颈部不可伸缩柱410，右侧头颈部气动网络装置414和左侧头颈部气动网络装置412分别位于头颈部不可伸缩柱410长度方向的左右两侧，顶部头颈部气动网络装置413位于头颈部不可伸缩柱410长度方向的顶部；

所述不可伸缩柱结构内部嵌入压簧结构。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明实施例提供的气动水陆两栖软体仿生机器人的结构示意图；图2为本发明实施例提供的气动水陆两栖软体仿生机器人的前视图。包括：躯干结构1、鳍状肢结构2、尾部结构3、头颈部结构4、翼鳍结构2-1、主肢结构2-2。图3为本发明实施例提供的躯干剖视图。包括：躯干主体1-1、躯干密封盖1-2、鳍状肢置放槽110、通液孔120。图4为本发明实施例提供的鳍状肢结构纵截面剖视图；图5为本发明实施例提供的鳍状肢结构纵截面剖视局部放大图；图6为本发明实施例提供的可变刚度薄片俯视结构示意图；图7为本发明实施例提供的鳍状肢结构横截面剖视图。包括：可变刚度薄片210；翼鳍气动网络装置211；鳍状肢压簧结构212；翼鳍通气孔213；旋转驱动220；、主肢气动网络装置221；主肢气动网络装置222；主肢气动网络装置223；主肢气动网络装置；主肢气动网络装置224；驱动主体225；驱动旋线226；驱动端盖一227；驱动端盖二228；驱动外壳229；图8为本发明实施例提供的尾部结构剖视图，包括：尾部不可伸缩柱310；尾部压簧结构311；尾部气动网络装置312；尾部气动网络装置313；尾部气动网络装置314；图9为本发明实施例提供的头颈部结构剖视图，包括头颈部不可伸缩柱410；头颈部压簧结构411；头颈部气动网络装置412；头颈部气动网络装置413；头颈部气动网络装置；头颈部气动网络装置414。

本实施例所述躯干结构与尾部结构、头颈部结构连接处的尺寸和形状类同，其中，躯干主体和躯干密封盖密封连接，躯干主体设有若干个与鳍状肢、尾部、头颈部气动网络装置相通的孔道，所述躯干主体两侧设有连接鳍状肢结构的置放槽，躯干主体内部为空腔，所述躯干密封盖设有集成机器人各个通气管的孔道，并在正中心位置设有通液孔。

本实施例鳍状肢结构连接在躯干结构两侧的置放槽中，鳍状肢结构包括翼鳍结构以及连接在翼鳍结构后端部中间区域的主肢结构。所述翼鳍结构内部嵌入有可变刚度薄片，中部区域设有气动网络装置，后部区嵌入有压簧结构，后端部偏薄侧设有与中部气动网络装置内部相连通的通气孔。

本实施例尾部结构连接在所述躯干结构后端部，所述尾部结构由1个不可伸缩柱结构、一个压簧结构、3个气动网络装置组成。所述不可伸缩柱结构内部嵌入有压簧结构，外部3个连续相邻表面连接各个气动网络装置。

本实施例头颈部结构连接在所述躯干结构前端部，所述头颈部结构由1个不可伸缩柱结构、一个压簧结构、3个气动网络装置组成。所述不可伸缩柱结构内部嵌入有压簧结构，外部3个连续相邻表面连接各个气动网络装置。

本实施例尾部结构和头颈部结构的外部特征为变径形式，是为了使气动水陆两栖软体仿生机器人的水动力性能好，提升水下机动性能。

在本发明实施例中，对躯干密封盖结构1-2的通液孔120通入或排出液体，可以灵活调整躯干主体1-1内部空腔内的液体体积。此外，通过躯干结构1的各个孔道能够对鳍状肢结构2、尾部结构3、头颈部结构4的各个通气管进行集成。

在本发明实施例中，对鳍状肢翼鳍2-1的可变刚度薄片210加热，能够产生材料相变，改变翼鳍的刚度，具体实现结构就是在可变刚度薄片210上缠绕加热丝210-1，在需要其变刚度的位置缠绕即可(如图19)，加热丝连接至外部的加热源，也就是说如果需要在中部随时变刚度，就在中部缠绕加热丝，如果是在两端需要变刚度，就在两端缠绕加热丝，如果两端和中部都需要变刚度，则在可变刚度薄片210的两端和中部都缠绕加热丝，然后可以有选择的对两端(可以是两端一起加热或者两端中的一端加热)或者中部加热，实现两端(可以是两端一起或者是两端中的一端)或者中部的变刚度；向翼鳍结构后端部的通气孔213输入气压能够使翼鳍中部区域的气动网络装置211产生膨胀弯曲，可以使翼鳍调整自身姿态，并且能够配合可变刚度薄片进行刚度变化。气动网络装置211产生膨胀弯曲的过程就是，多个气动分囊腔(211-1)内充满气体，多个气动分囊腔(211-1)的侧壁A向外膨胀，使得多个气动分囊腔(211-1)之间相互接触挤压以达到膨胀弯曲的效果。

在本发明实施例中，向主肢结构2-2按一定时序通入气压，可以为翼鳍结构2-1提供主要动力。其中，如图7所示，第一气动网络装置221通入不同数值气压，第一气动网络装置221中的多个扇形囊腔结构2-2-1的侧壁A向外膨胀相互接触挤压，使得主肢结构2-2产生膨胀弯曲，可为翼鳍结构2-1提供向下方向的动力；

第二气动网络装置222通入不同数值气压，产生膨胀弯曲，第二气动网络装置222的多个扇形囊腔结构2-2-1的侧壁A向外膨胀相互接触挤压可为翼鳍结构2-1提供向左方向的动力；第三气动网络装置223通入不同数值气压，第三气动网络装置223的多个扇形囊腔结构2-2-1的侧壁A向外膨胀相互接触挤压，产生膨胀弯曲，可为翼鳍结构2-1提供向上方向的动力；同理，第四气动网络装置224通入不同数值气压，第四气动网络装置224的多个扇形囊腔结构2-2-1的侧壁A向外膨胀相互接触挤压产生膨胀弯曲，可为翼鳍结构2-1提供向右方向的动力。第一气动网络装置221和第二气动网络装置222同时通入不同数值气压，产生膨胀弯曲，可为翼鳍结构2-1提供向左下方向的动力；第二气动网络装置222和第三气动网络装置223同时通入不同数值气压，产生膨胀弯曲，可为翼鳍结构2-1提供向左上方向的动力；第三气动网络装置223和第四气动网络装置224同时通入不同数值气压，产生膨胀弯曲，可为翼鳍结构2-1提供向右上方向的动力；第四气动网络装置224和第一气动网络装置221同时通入不同数值气压，产生膨胀弯曲，可为翼鳍结构2-1提供向右下方向的动力。旋转驱动220的截面贯穿孔225-1内通入不同数值气压(通过内凹B通入的)，旋转驱动主体225膨胀，由于其外表面缠绕驱动旋线226，可对其进行螺旋方向的旋转引导，从而使之为翼鳍结构2-1提供螺旋方向的旋转动力，且旋转角度范围可根据驱动旋线的缠绕角度进行设定。鳍状肢压簧结构212的作用是不仅能够提升鳍状肢结构强度，而且能够提升主肢驱动的执行力和回复力。

在本发明实施例中，向尾部结构3按一定时序通入气压，能够使尾部结构实现左右摆动和上下波动。其中，左侧气动网络装置312通入不同数值气压，左侧气动网络装置312的扇形囊腔的侧壁A向外膨胀相互接触挤压产生膨胀弯曲，可为尾部结构3提供向右方向的动力；顶部气动网络装置313通入不同数值气压，顶部气动网络装置313的扇形囊腔的侧壁A向外膨胀相互接触挤压产生膨胀弯曲，可为尾部结构3提供向下方向的动力；右侧气动网络装置314通入不同数值气压，右侧气动网络装置314的扇形囊腔的侧壁A向外膨胀相互接触挤压产生膨胀弯曲，可为尾部结构3提供向左方向的动力。尾部压簧结构不仅能够提升尾部结构强度、驱动的执行力和回复力，并且可以配合顶部气动网络装置313、左侧气动网络装置312和右侧气动网络装置314，为尾部结构3提供相应方向的动力。

在本发明实施例中，向颈部结构4按一定时序通入气压，能够使头颈部结构实现左右摆动和上下波动。其中，左侧头颈部气动网络装置412通入不同数值气压，左侧头颈部气动网络装置412的扇形囊腔的侧壁A向外膨胀相互接触挤压产生膨胀弯曲，可为头颈部结构4提供向右方向的动力；顶部头颈部气动网络装置413通入不同数值气压，顶部头颈部气动网络装置413的扇形囊腔的侧壁A向外膨胀相互接触挤压产生膨胀弯曲，可为头颈部结构4提供向下方向的动力；右侧头颈部气动网络装置414通入不同数值气压，右侧头颈部气动网络装置414的扇形囊腔的侧壁A向外膨胀相互挤压顶动产生膨胀弯曲，可为头颈部结构4提供向左方向的动力。头颈部压簧结构不仅能够提升头颈部结构强度、驱动的执行力和回复力，并且可以配合顶部头颈部气动网络装置413、左侧头颈部气动网络装置412和右侧头颈部气动网络装置414，为头颈部结构4提供相应方向的动力。

在水下环境中，本发明实施例根据机动需求，按一定时序，向鳍状肢结构、尾部结构以及头颈部结构通入不同数值气压，可以使气动水陆两栖软体仿生机器人在各种复杂的水下环境中进行高效游动。其中，向鳍状肢结构通入气压，可实现上下拍水、前后摆水、角度偏转以及刚度变化，实现模仿海狮鳍状肢的运动形式，需要注意的是，改变刚度(具体改变刚度的方式就是通过可变刚度薄片210上缠绕加热丝实现，前面已经具体描述过)，能够提升鳍状肢在不同水下环境中的驱动效率；向尾部结构通入气压，可实现左右摆动和上下波动，实现模仿躯干摆动型和躯干波动型鱼尾的运动形式；同理，向头颈部结构气动网络装置通入气压，也可实现左右摆动和上下波动的运动形式，其主要作用是配合鳍状肢结构和尾部结构进行转舵。另外，向躯干结构内部通入或排出液体，调整液体体积，可以使软体仿生机器人实现上升和下潜。

在陆地环境中，本发明实施例根据机动需求，按一定时序，向鳍状肢结构、尾部结构、头颈部结构通入不同数值气压，可以使气动水陆两栖软体仿生机器人在各种复杂的陆地环境中进行高效爬动。其中，向尾部结构和头颈部结构通入气压，可实现“Ω”型弯曲运动和左右弯曲运动，实现模仿尺蠖的运动形式；向鳍状肢结构通入气压，可以使软体仿生机器人在爬动过程中保持平衡，并且能够在必要特定环境下支撑起机器人本体，实现越障。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种气动水陆两栖软体仿生机器人，包括软体仿生致动器，其特征在于：还包括躯干结构(1)，躯干结构(1)的前后两端均设置软体仿生致动器，躯干结构(1)前端的软体仿生致动器构成头颈部结构(4)，躯干结构(1)后端的软体仿生致动器构成尾部结构(3)；

躯干结构(1)的两侧还设置有鳍状肢结构(2)；

构成头颈部结构(4)和尾部结构(3)的软体仿生致动器包括气动网络装置和不可伸缩柱结构(333)；所述气动网络装置的底端面与不可伸缩柱(333)侧表面相连接；

气动网络装置由多个囊腔结构(111)组成，多个囊腔结构沿不可伸缩柱结构(333)的长度方向依次布置，相邻的囊腔结构的内部之间相互连通；

所述躯干结构(1)的内部为用于通入液体或气体，以便使机器人在水中能够进行下潜和上浮的空腔；

所述鳍状肢结构(2)连接在躯干结构(1)两侧，鳍状肢结构(2)包括翼鳍(2-1)和主肢(2-2)；所述翼鳍为仿海狮的鳍状肢结构，翼鳍内部嵌入有可变刚度薄片(210)，翼鳍设置有气动网络装置(211)，翼鳍后端部连接主肢(2-2)；

所述主肢(2-2)包括旋转驱动(220)和多个主肢气动网络装置；所述旋转驱动包括驱动主体(225)、驱动旋线(226)和鳍状肢压簧结构(212)；所述驱动主体为圆柱状软体结构，在驱动主体轴线四周设有多个等角度布置的与轴线平行的截面贯穿孔(225-1)，且在驱动主体的一端设有与截面贯穿孔(225-1)连通的内凹(B)，所述鳍状肢压簧结构(212)嵌入在驱动主体内部，且鳍状肢压簧结构(212)的前端嵌入翼鳍(2-1)内，所述驱动旋线以一定的螺旋角度螺旋缠绕在驱动主体上。

2.根据权利要求1所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：躯干主体(1-1)的两侧安装鳍状肢结构(2)的位置设置有用于安装鳍状肢结构的置放槽(110)。

3.根据权利要求1所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：躯干结构(1)包括躯干主体(1-1)和躯干密封盖(1-2)，躯干主体(1-1)为内部空腔且上端开口的结构，躯干密封盖(1-2)密封在躯干主体(1-1)的开口处。

4.根据权利要求1所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：

所述可变刚度薄片(210)上需要在其指定变刚度的位置缠绕加热丝，加热丝连接至外部的加热源。

5.根据权利要求1所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：驱动旋线以一定的螺旋角度螺旋缠绕在驱动主体上，螺旋角度(δ)为大于30°小于180°。

6.根据权利要求1所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：主肢(2-2)的气动网络装置由多个扇形囊腔结构(2-2-1)构成，多个扇形囊腔结构(2-2-1)之间连通，主肢气动网络装置的一个端面设置有与扇形囊腔结构(2-2-1)内部连通的孔(M)，主肢气动网络装置为四个，四个主肢气动网络装置设置在驱动主体(225)外侧壁，四个主肢气动网络装置之间的夹角(θ)相同，四个主肢气动网络装置分别为第一气动网络装置(221)、第二气动网络装置(222)、第三气动网络装置(223)和第四气动网络装置(224)。

7.根据权利要求1所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：

构成头颈部结构(4)和尾部结构(3)的软体仿生致动器中的气动网络装置为多个，多个气动网络装置布置在不可伸缩柱结构(333)的不同侧面；相邻的气动网络装置之间的夹角(β)相同；构成头颈部结构(4)和尾部结构(3)的软体仿生致动器中的气动网络装置为变径形式的扇形囊腔结构；气动网络装置的底端长度(L)与不可伸缩柱结构的横截面边长相等；气动网络装置的一个端面设置有通气孔(A2)，通气孔(A2)与气动网络装置的囊腔结构(111)内部连通；在不可伸缩柱结构(333)内设置有压簧结构(444)；气动网络装置的囊腔胀形壁(A)的厚度小于其余壁面厚度；压簧结构嵌入在不可伸缩柱内部。

8.根据权利要求6所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：

鳍状肢结构(2)粘接在置放槽(110)内；主肢(2-2)与置放槽(110)连接的位置设置有固定区域(7)，固定区域(7)为四个，分别与第一气动网络装置(221)、第二气动网络装置(222)、第三气动网络装置(223)和第四气动网络装置(224)一一对应，相邻的两个固定区域(7)之间形成间隙(C)，四个固定区域(7)上均设置有分别与第一气动网络装置(221)、第二气动网络装置(222)、第三气动网络装置(223)和第四气动网络装置(224)连通的通道(7-1)，使得第一气动网络装置(221)、第二气动网络装置(222)、第三气动网络装置(223)和第四气动网络装置(224)均通过该通道(7-1)与躯干主体(1-1)内部空腔内的管道连通；

在置放槽(110)的槽口沿处设置有容纳固定区域(7)的固定环(8)，固定环(8)与置放槽(110)的槽口沿之间通过分隔块(9)连接使得固定环(8)与的槽口沿之间形成间隙(D)，使用时，间隙(D)对应在两个分隔块(9)之间；

固定环(8)的外部套有能沿固定环(8)的轴向移动的下压套(10)，固定环(8)的外部设置有外螺纹，固定环(8)的上部套有能与该外螺纹相配合的螺母(12)，通过该螺母的旋转使得下压套(10)下移；

间隙(C)为扇形，使用时，在该扇形间隙(C)内塞有扇形顶紧块(11)，扇形顶紧块(11)的外壁面为由上至下逐渐向外倾斜的斜面(B)，下压套(10)的底面为与斜面(B)的斜率相适应的斜面。

9.根据权利要求7所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：

所述尾部结构的气动网络装置为三个，分别为左侧气动网络装置(312)、顶部气动网络装置(313)和右侧气动网络装置(314)，尾部结构中的不可伸缩柱结构(333)为尾部不可伸缩柱(310)，左侧气动网络装置(312)和右侧气动网络装置(314)分列于尾部不可伸缩柱(310)长度方向的左右两侧；顶部气动网络装置(313)结构位于尾部不可伸缩柱(310)长度方向的顶部，

所述不可伸缩柱结构内部嵌入压簧结构；

所述头颈部结构设置在躯干结构前端部，头颈部结构中的气动网络装置为三个，分别为右侧头颈部气动网络装置(414)、左侧头颈部气动网络装置(412)和顶部头颈部气动网络装置(413)，头颈部结构中的不可伸缩柱结构(333)为头颈部不可伸缩柱(410)，右侧头颈部气动网络装置(414)和左侧头颈部气动网络装置(412)分别位于头颈部不可伸缩柱(410)长度方向的左右两侧，顶部头颈部气动网络装置(413)位于头颈部不可伸缩柱(410)长度方向的顶部；

所述不可伸缩柱结构内部嵌入压簧结构。

10.根据权利要求7所述的一种气动水陆两栖软体仿生机器人，其特征在于：所述的变径形式，对于尾部结构，从躯干与尾部结构连接处为尾部结构的起始处，至机器人尾部结构最末端为终止处，组成尾部的各个气动网络装置逐渐变径，即气动网络装置逐渐缩小外部直径尺寸比例，其中，机器人尾部结构终止处囊腔的外部尺寸是起始处囊腔的外部尺寸的1/2至2/3；对于头颈部结构，从头颈部结构与躯干连接处为头颈部结构的起始处，至机器人头颈部结构最前端为终止处，组成头颈部的各个气动网络装置逐渐变径，即气动网络装置逐渐缩小外部尺寸比例，其中，机器人头颈部结构终止处囊腔的外部尺寸是起始处囊腔的外部尺寸的1/2至2/3。

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