CN113664875A - 一种新型线驱动式刚度可变软体机器人 - Google Patents

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  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，包括机器人主体，所述机器人主体的两端安装有控制大臂，控制大臂的下端通过活动轴活动连接有控制小臂，所述气囊主体的一端通过气管密封连接有电动气泵，电动气泵上安装有电源控制器，所述控制大臂、控制小臂、控制大腿部和控制小腿部均与信号传感器电气连接，信号传感器与单片机电气连接。本发明通过对机器人手臂和腿部组件包裹硅胶套，硅胶套内部设有气囊，气囊里填满颗粒状小球，正常状态下气囊部分和其余部分的刚度是一样的，都是比较柔软，在机械臂达到一定姿态之后，通过气泵组件对气囊抽气，让气囊内部气压降低，颗粒小球就会紧密挤在一起，从而实现刚度增强，具备灵活调节效果。

Description

一种新型线驱动式刚度可变软体机器人
技术领域
本发明涉及软体机器人技术领域，具体为一种新型线驱动式刚度可变软体机器人。
背景技术
软体机器人是一种新型柔软机器人，能够适应各种非结构化环境，与人类的交互也更安全。机器人本体利用柔软材料制作，一般认为是杨氏模量低于人类肌肉的材料；区别于传统机器人电机驱动，软体机器人的驱动方式主要取决于所使用的智能材料；一般有介电弹性体(DE)、离子聚合物金属复合材料(IPMC)、形状记忆合金(SMA)、形状记忆聚合物(SMP)等等，从响应的物理量暂时分为如下几类：电场、压力、磁场、化学反应、光、温度。科学家依此设计了各种各样的软体机器人，大多数软体机器人的设计是模仿自然界各种生物，如蚯蚓、章鱼、水母等。
目前的软体机器人通常为固定式结构，无法对机械臂处刚度进行便捷式调节，灵活性较差，因此市场需要研制一种新型的线驱动式刚度可变软体机器人来解决上述存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，以解决上述背景技术中提出的目前的软体机器人通常为固定式结构，无法对机械臂处刚度进行便捷式调节，灵活性较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，包括机器人主体，所述机器人主体的两端安装有控制大臂，控制大臂的下端通过活动轴活动连接有控制小臂，所述机器人主体的下端安装有控制大腿部，控制大腿部的下端通过关节活动部连接有控制小腿部，所述控制大臂、控制小臂、控制大腿部和控制小腿部的外部均包裹有硅胶套，硅胶套的内部包裹有弹簧骨架，所述硅胶套的内部填充有气囊主体，气囊主体的内部设置有多个颗粒球体，所述气囊主体的一端通过气管密封连接有电动气泵，电动气泵上安装有电源控制器，所述控制大臂、控制小臂、控制大腿部和控制小腿部均与信号传感器电气连接，信号传感器与单片机电气连接。
优选的，所述气管与气囊主体的连接处设置有密封件。
优选的，所述单片机与电源控制器之间电气连接。
优选的，所述电源控制器与电动气泵之间电气连接。
优选的，所述控制小腿部的下端通过活动铰接部连接有机械脚掌。
优选的，所述控制小臂的前端通过传动轴连接有机械手指。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对机器人手臂和腿部组件包裹硅胶套，硅胶套内部设有气囊，气囊里填满颗粒状小球，正常状态下气囊部分和其余部分的刚度是一样的，都是比较柔软，在机械臂达到一定姿态之后，通过气泵组件对气囊抽气，让气囊内部气压降低，颗粒小球就会紧密挤在一起，从而实现刚度增强，具备灵活调节效果，通过改变机器人机械组件处的刚度，从而方便机器人适用于不同作业环境和工作状态，方便对其进行精准化操作控制，为人类生活提供便利。
附图说明
图1为本发明的机器人主体结构示意图；
图2为本发明的硅胶套结构示意图；
图3为本发明的硅胶套主视图；
图4为本发明的A-A剖视图；
图5为本发明的气囊主体安装结构示意图；
图6为本发明的原理框图。
图中：1、机器人主体；2、控制大臂；3、活动轴；4、控制小臂；5、控制大腿部；6、控制小腿部；7、活动铰接部；8、机械脚掌；9、关节活动部；10、传动轴；11、机械手指；12、硅胶套；13、气囊主体；14、颗粒球体；15、密封件；16、电动气泵；17、电源控制器；18、气管；19、信号传感器；20、单片机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，包括机器人主体1，机器人主体1的两端安装有控制大臂2，控制大臂2的下端通过活动轴3活动连接有控制小臂4，机器人主体1的下端安装有控制大腿部5，控制大腿部5的下端通过关节活动部9连接有控制小腿部6，控制大臂2、控制小臂4、控制大腿部5和控制小腿部6的外部均包裹有硅胶套12，硅胶套12的内部包裹有弹簧骨架15，硅胶套12的内部填充有气囊主体13，气囊主体13的内部设置有多个颗粒球体14，气囊主体13的一端通过气管18密封连接有电动气泵16，电动气泵16上安装有电源控制器17，控制大臂2、控制小臂4、控制大腿部5和控制小腿部6均与信号传感器19电气连接，信号传感器19与单片机20电气连接。
进一步，气管18与气囊主体13的连接处设置有密封件15。
进一步，单片机20与电源控制器17之间电气连接。
进一步，电源控制器17与电动气泵16之间电气连接。
进一步，控制小腿部6的下端通过活动铰接部7连接有机械脚掌8。
进一步，控制小臂4的前端通过传动轴10连接有机械手指11。
工作原理：使用时，机器人主体1的下端安装有控制大腿部5，控制大腿部5的下端通过关节活动部9连接有控制小腿部6，控制大臂2、控制小臂4、控制大腿部5和控制小腿部6的外部均包裹有硅胶套12，硅胶套12的内部包裹有弹簧骨架15，硅胶套12的内部填充有气囊主体13，气囊主体13的内部设置有多个颗粒球体14，气囊主体13的一端通过气管18密封连接有电动气泵16，通过对机器人手臂和腿部组件包裹硅胶套12，硅胶套12内部设有气囊，气囊里填满颗粒状小球，正常状态下气囊部分和其余部分的刚度是一样的，都是比较柔软，在机械臂达到一定姿态之后，通过信号传感器19将相关信号传递给单片机20，促使电源控制器17接通电动气泵16处内部电源，电动气泵16开始运行工作，电动气泵16对气囊主体13内部进行抽气，让气囊主体13内部气压降低，颗粒小球就会紧密挤在一起，从而实现刚度增强，具备灵活调节效果，通过改变机器人机械组件处的刚度，从而方便机器人适用于不同作业环境和工作状态，方便对其进行精准化操作控制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，包括机器人主体(1)，其特征在于，所述机器人主体(1)的两端安装有控制大臂(2)，控制大臂(2)的下端通过活动轴(3)活动连接有控制小臂(4)，所述机器人主体(1)的下端安装有控制大腿部(5)，控制大腿部(5)的下端通过关节活动部(9)连接有控制小腿部(6)，所述控制大臂(2)、控制小臂(4)、控制大腿部(5)和控制小腿部(6)的外部均包裹有硅胶套(12)，硅胶套(12)的内部包裹有弹簧骨架(15)，所述硅胶套(12)的内部填充有气囊主体(13)，气囊主体(13)的内部设置有多个颗粒球体(14)，所述气囊主体(13)的一端通过气管(18)密封连接有电动气泵(16)，电动气泵(16)上安装有电源控制器(17)，所述控制大臂(2)、控制小臂(4)、控制大腿部(5)和控制小腿部(6)均与信号传感器(19)电气连接，信号传感器(19)与单片机(20)电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，其特征在于：所述气管(18)与气囊主体(13)的连接处设置有密封件(15)。
3.根据权利要求1所述的一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，其特征在于：所述单片机(20)与电源控制器(17)之间电气连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，其特征在于：所述电源控制器(17)与电动气泵(16)之间电气连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，其特征在于：所述控制小腿部(6)的下端通过活动铰接部(7)连接有机械脚掌(8)。
6.根据权利要求1所述的一种新型线驱动式刚度可变软体机器人，其特征在于：所述控制小臂(4)的前端通过传动轴(10)连接有机械手指(11)。
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