CN113319888A - 能够定向弹跳的气动软体机器人 - Google Patents

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0008—Balancing devices

Abstract

本申请提出一种能够定向弹跳的气动软体机器人，所述能够定向弹跳的气动软体机器人包括壳体，所述壳体形成有空腔，所述壳体包括底盖，所述底盖为半球壳，所述底盖设置有切口，所述切口贯穿所述底盖，所述切口关于所述底盖的至少一个对称面是非对称的；在所述空腔未充气的自然状态下，所述底盖向所述空腔内凹陷，所述切口处于闭合状态，在向所述空腔充气的状态下，所述壳体能够突跳失稳，然后所述切口被打开。通过采用上述技术方案，利用半球壳的底盖弹性变形释放的能量，通过非对称突跳失稳变形控制弹跳的方向，使气动软体机器人可以跨越障碍物。

Description

能够定向弹跳的气动软体机器人
技术领域
本申请属于软体机器人领域，特别涉及一种能够定向弹跳的气动软体机器人。
背景技术
在气动软体机器人领域，现有的气动软体机器人的运动模式多为爬行、滚动、跑动等，导致机器人难以跨越障碍物或是难以高效地在崎岖地形运动，这阻碍了机器人在工程中的应用。现有技术中能够跳跃的气动软体机器人往往需要增加额外的控制模块才能控制运动方向，导致机器人的质量大、跳跃性能差。
发明内容
本申请旨在提出一种能够定向弹跳的气动软体机器人，解决气动软体机器人难以跨越障碍物的问题。
本申请提出一种能够定向弹跳的气动软体机器人，所述能够定向弹跳的气动软体机器人包括壳体，所述壳体形成有空腔，所述壳体包括底盖，所述底盖为半球壳，所述底盖设置有切口，所述切口贯穿所述底盖，所述切口关于所述底盖的至少一个对称面是非对称的；
在所述空腔未充气的自然状态下，所述底盖向所述空腔内凹陷，所述切口处于闭合状态，
在向所述空腔充气的状态下，所述壳体能够突跳失稳，然后所述切口被打开。
优选地，所述切口包括第一切口和第二切口，所述第一切口和所述第二切口交叉。
优选地，沿所述底盖的轴向观察，所述第一切口和所述第二切口垂直。
优选地，所述第一切口和所述第二切口的交点位于所述底盖的中心。
优选地，沿所述底盖的轴向观察，所述切口关于第一轴是对称的，并且关于第二轴是非对称的，所述第一轴和所述第二轴相互垂直。
优选地，所述切口为“T”形或“Y”形。
优选地，所述底盖的轴截面的弧线的圆心角小于180度。
优选地，所述底盖由弹性材料制成。
优选地，所述能够定向弹跳的气动软体机器人还包括气管，所述气管连接于所述壳体，通过所述气管能够向所述空腔通入气体。
优选地，所述壳体还包括顶盖和侧壁，所述顶盖和所述底盖分别连接于所述侧壁的两端，从而形成封闭的空腔。
通过采用上述技术方案，利用半球壳的底盖弹性变形释放的能量，通过非对称突跳失稳变形控制弹跳的方向，使气动软体机器人可以跨越障碍物。
附图说明
图1示出了根据本申请的实施方式的能够定向弹跳的气动软体机器人的结构示意图。
图2示出了根据本申请的实施方式的能够定向弹跳的气动软体机器人的仰视图。
图3示出了根据本申请的实施方式的能够定向弹跳的气动软体机器人的底盖的结构示意图。
图4示出了根据本申请的实施方式的能够定向弹跳的气动软体机器人的底盖的正视图。
图5示出了根据本申请的实施方式的能够定向弹跳的气动软体机器人的自然状态的示意图。
图6示出了根据本申请的实施方式的能够定向弹跳的气动软体机器人的失稳状态的示意图。
附图标记说明
1壳体 11顶盖 12底盖 121切口 1211第一切口 1212第二切口 13侧壁
2气管
A轴向 X第一轴 Y第二轴。
具体实施方式
为了更加清楚地阐述本申请的上述目的、特征和优点，在该部分结合附图详细说明本申请的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本申请还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本申请精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、变形和替换，因此本申请不受该部分公开的具体实施例的限制。本申请的保护范围应以权利要求为准。
如图1至图6所示，本申请提出一种能够定向弹跳的气动软体机器人，其包括壳体1和气管2，壳体1形成有空腔，气管2连接于壳体1，通过气管2可以向空腔通入气体。
壳体1整体上可以是柱状，例如圆柱状，壳体1包括顶盖11、底盖12和侧壁13，气管2可以连接于顶盖11。顶盖11可以为圆盘状，侧壁13可以为圆筒状，顶盖11连接于侧壁13的一端(图1的上端)。底盖12为半球壳，底盖12可以通过连接部14连接于侧壁13的另一端(图1的下端)，连接部14为圆环状。连接部14的内径与底盖12的圆环形的底面的内径相等，连接部14的外径与侧壁13的内径相等。
底盖12朝空腔凹陷，在壳体1放置于平面时，连接部14与平面接触，底盖12凹陷而不与平面接触。底盖12的轴截面的弧线的圆心角小于180度。
可以理解，半球壳仅表示底盖12的大致形状，并非限定底盖12为二分之一球壳，底盖12可以是三分之一球壳等半球壳的形状。
在可能的实施方式中，壳体可以为锥状或锥台状。在壳体为锥状的情况下，壳体可以不包括顶盖，仅包括底盖和侧壁。
底盖12、侧壁13和连接部14可以是一体形成的，顶盖11可以粘贴于侧壁13。壳体1由弹性材料制成，例如壳体1可以通过硅橡胶浇筑的方法制得，壳体1具有弹性，向壳体1的空腔充气可以使壳体1弹性变形。
如图2至图4所示，底盖12设置有切口121，切口121贯穿底盖12。切口121包括第一切口1211和第二切口1212，第一切口1211和第二切口1212交叉。
如图2所示，沿底盖12的轴向A观察，切口121关于底盖12的至少一个对称面是非对称的。例如切口121关于第一轴X是对称的，并且关于第二轴Y是非对称的，第一轴X和第二轴Y相互垂直。第一切口1211和第二切口1212均为直线，第一切口1211沿第一轴X延伸，第二切口1212沿第二轴Y延伸。第一轴X和第二轴Y的交点为第一切口1211和第二切口1212的交点，第一切口1211和第二切口1212的交点位于底盖12的中心。
具体地，沿底盖12的轴向A观察，第一切口1211和第二切口1212垂直，切口121可以为“T”形。
在其他可能的实施方式中，第二切口1212可以为“V”形，切口121可以为“Y”形。
如图5所示，在空腔未充气的自然状态下，底盖12向空腔凹陷，切口121被挤压而处于闭合状态，空腔是封闭的。
通过气管2向空腔通气，在通气的初期，切口121依然处于闭合状态，空腔中的气体不会从切口121泄露。继续向空腔通气，当空腔内的气压到达临界值之后，底盖12发生非对称突跳失稳，达到失稳状态(如图6所示)。伴随着底盖12弹性能的释放，切口121打开，高压气体从切口121喷出，底盖12向下变形冲击地面，使软体机器人定向弹跳。
如图6所示，由于切口121的形状为“T”形，底盖12突跳失稳是非对称的，“T”形的切口121的竖边(第一切口1211)所在侧的壳体变形大于另一侧的壳体变形，从而使软体机器人可以与地面成一定角度地定向地弹跳，软体机器人可以向图6的右侧弹跳。“T”形的切口121在失稳后还可以自动地恢复初始状态，方便连续弹跳。
在一种可能的实施方式中，能够定向弹跳的气动软体机器人可以不包括气管，将气泵直接安装于壳体，通过气泵向壳体的空腔中通气。
本申请的能够定向弹跳的气动软体机器人利用突跳失稳释放的弹性能、气体喷射的能量及弹性冲击能驱动机器人弹跳，其结构简单，无需复杂的运动方向控制模块。底盖12弹跳后可自动、迅速恢复至自然状态，便于实现连续快速弹跳。
在一种可能的实施方式中，能够定向弹跳的气动软体机器人可以包括多个壳体，多个壳体可以是独立的也可以连接在一起，每个壳体的切口被设置为使能够定向弹跳的气动软体机器人朝向不同的方向弹跳，从而通过多个壳体组合的方式使气动软体机器人朝向不同的方向弹跳。例如能够定向弹跳的气动软体机器人包括第一壳体、第二壳体和第三壳体。第一壳体的切口被设置为使能够定向弹跳的气动软体机器人向前弹跳，第二壳体的切口被设置为使能够定向弹跳的气动软体机器人向左弹跳，第三壳体的切口被设置为使能够定向弹跳的气动软体机器人向右弹跳。仅向第一壳体充气时，能够定向弹跳的气动软体机器人可以向前方弹跳，向第一壳体和第二壳体同时充气时，能够定向弹跳的气动软体机器人可以向左前方弹跳，向第一壳体和第三壳体同时充气时，能够定向弹跳的气动软体机器人可以向右前方弹跳。
虽使用上述实施方式对本申请进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说，本申请显然并不限定于在本说明书中说明的实施方式。本申请能够在不脱离由权利要求书所确定的本申请的主旨以及范围的前提下加以修改并作为变更实施方式加以实施。因此，本说明书中的记载以示例说明为目的，对于本申请并不具有任何限制性的含义。

Claims (10)

1.一种能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，所述能够定向弹跳的气动软体机器人包括壳体(1)，所述壳体(1)形成有空腔，所述壳体(1)包括底盖(12)，所述底盖(12)为半球壳，所述底盖(12)设置有切口(121)，所述切口(121)贯穿所述底盖(12)，所述切口(121)关于所述底盖(12)的至少一个对称面是非对称的；
在所述空腔未充气的自然状态下，所述底盖(12)向所述空腔内凹陷，所述切口(121)处于闭合状态，
在向所述空腔充气的状态下，所述壳体(1)能够突跳失稳，然后所述切口(121)被打开。
2.根据权利要求1所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，所述切口(121)包括第一切口(1211)和第二切口(1212)，所述第一切口(1211)和所述第二切口(1212)交叉。
3.根据权利要求2所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，沿所述底盖(12)的轴向(A)观察，所述第一切口(1211)和所述第二切口(1212)垂直。
4.根据权利要求2所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，所述第一切口(1211)和所述第二切口(1212)的交点位于所述底盖(12)的中心。
5.根据权利要求1所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，沿所述底盖(12)的轴向(A)观察，所述切口(121)关于第一轴(X)是对称的，并且关于第二轴(Y)是非对称的，所述第一轴(X)和所述第二轴(Y)相互垂直。
6.根据权利要求1所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，所述切口(121)为“T”形或“Y”形。
7.根据权利要求1所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，所述底盖(12)的轴截面的弧线的圆心角小于180度。
8.根据权利要求1所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，所述底盖(12)由弹性材料制成。
9.根据权利要求1所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，所述能够定向弹跳的气动软体机器人还包括气管(2)，所述气管(2)连接于所述壳体(1)，通过所述气管(2)能够向所述空腔通入气体。
10.根据权利要求1所述的能够定向弹跳的气动软体机器人，其特征在于，所述壳体(1)还包括顶盖(11)和侧壁(13)，所述顶盖(11)和所述底盖(12)分别连接于所述侧壁(13)的两端，从而形成封闭的空腔。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114290347A (zh) * 2022-01-10 2022-04-08 国网河南省电力公司电力科学研究院 弹跳器、双半球软体弹跳驱动器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102390450A (zh) * 2011-09-30 2012-03-28 浙江理工大学 球形机器人的双气室弹跳机构
CN103895727A (zh) * 2014-04-16 2014-07-02 北京理工大学 一种活塞驱动式跳跃机器人
WO2017058334A2 (en) * 2015-07-10 2017-04-06 President And Fellows Of Harvard College 3d printed hybrid robot
CN112172958A (zh) * 2020-09-04 2021-01-05 西安交通大学 一种能量快速释放和回收的软体弹跳机器人及其方法
CN113173212A (zh) * 2021-05-13 2021-07-27 哈尔滨工业大学 一种不倒翁式软体跳跃机器人

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102390450A (zh) * 2011-09-30 2012-03-28 浙江理工大学 球形机器人的双气室弹跳机构
CN103895727A (zh) * 2014-04-16 2014-07-02 北京理工大学 一种活塞驱动式跳跃机器人
WO2017058334A2 (en) * 2015-07-10 2017-04-06 President And Fellows Of Harvard College 3d printed hybrid robot
CN112172958A (zh) * 2020-09-04 2021-01-05 西安交通大学 一种能量快速释放和回收的软体弹跳机器人及其方法
CN113173212A (zh) * 2021-05-13 2021-07-27 哈尔滨工业大学 一种不倒翁式软体跳跃机器人

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BENJAMIN GORISSEN等: "Inflatable soft jumper inspired by shell snapping", 《SCIENCE ROBOTICS》 *
SHEPHERD RF等: "Using explosion to power a soft robot", 《ANGEWANDTE CHEMIE》 *
WANG HAIPENG等: "Untethered, high-speed soft jumpers enabled by combustion for motions through multiphase environments", 《SMART MATERIALS AND STRUCTURES》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114290347A (zh) * 2022-01-10 2022-04-08 国网河南省电力公司电力科学研究院 弹跳器、双半球软体弹跳驱动器

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