CN114179290B - 一种软体机器人的增强骨架构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种软体机器人的增强骨架构建方法，应用于基础架构，所述基础架构是软体架构，所述方法包括：获得所述基础架构中至少一个待增强的部分；针对每个待增强的部分，对应相应待增强部分形成待增强腔体，得到至少一个待增强腔体；根据所述至少一个待增强腔体中每个待增强腔体所在的位置确定相应的增强部件的材料；针对每个待增强的腔体，使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架。通过上述方式，本发明可以在保证软体机器人的柔软度的前提下，提升软体机器人指定部分的结构刚度和强度，达到对软体机器人精简外观、缩减体积的效果，同时本方法可以对软体机器人进行二次塑形，降低了一些复杂制件的成型难度。

Description

一种软体机器人的增强骨架构建方法

技术领域

本发明涉及软体机械领域，具体涉及一种软体机器人的增强骨架构建方法。

背景技术

软体机器人一般采用软质弹性体材料进行制造，因此它的身体非常柔软，能够完成一些柔性作动和无损接触，通常被用来进入一些狭小空间进行一系列操作。但由于弹性体材料刚度、模量有限，使得软体机器人负载能力有限、结构稳定性不佳、体积不易缩减等等。

为解决上述软体机器人存在的问题，现有的结构加强方法包括以下两类：第一类，采用硬度更高的弹性体材料制造软体机器人。然而，此方法在提升刚度的同时，限制了软体机器人的形变，从而影响了使用效果；第二类，增大需加强部位的截面积，提高该位置可承受的极限负荷，从而提升软体机器人的刚度。然而，由于软体机器人通常比较小，设计空间有限，使得此类加强方法受到限制。可见，现有的软体机器人的结构增强方法，效果均不理想。

发明内容

本发明目的在于提供一种软体机器人适用的增强骨架构建方法，在保证软体机器人能够实现柔性作动的前提下，使软体机器人结构加强，解决软体机器人刚度小，结构不稳定等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种软体机器人的增强骨架构建方法，应用于基础架构，所述基础架构是软体架构，所述方法包括：

获得所述基础架构中至少一个待增强的部分；

针对每个待增强的部分，对应相应待增强部分形成待增强腔体，得到至少一个待增强腔体；

根据所述至少一个待增强腔体中每个待增强腔体所在的位置确定相应的增强部件的材料；

针对每个待增强的腔体，使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架。

一些可选的实施方式中，所述待增强腔体形成的方法包括：分体拼接、模塑抽芯和消失模。

一些可选的实施方式中，所述增强部件的材料包括橡胶、树脂、金属或多材料复合，所述多材料复合包括至少两种所述增强部件的材料。

一些可选的实施方式中，所述使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架，包括：

获得待填充的液态材料；

将所述待填充的液态材料填充到相应待增强的腔体；

对已填充的液态材料进行固化定型，得到所述增强骨架。

一些可选的实施方式中，所述获得待填充的液态材料包括：

将初始状态为非液态的所述增强部件的材料塑化或熔融为液态材料；

当所述待填充的液态材料为单组分时，所述液态材料即为所述待填充的液态材料；

当所述待填充的液态材料为多组分时，将组成所述液态材料所需的组分进行调配，获得所述待填充的液态材料。

一些可选的实施方式中，所述增强部件的材料和所述基础架构的材料之间的接触方式包括粘接和无束缚，其中：

当所述增强部件的材料和所述基础架构的材料粘和性大于预设程度时，形成粘接，所述粘接用于限制所述增强骨架和所述基础架构相对形变；

当所述增强部件的材料和所述基础架构的材料粘和性小于或等于预设程度时，形成无束缚。

一些可选的实施方式中，所述将所述待填充的液态材料填充到相应待增强的腔体的方法包括：常规注射、真空注射或注射离心。

一些可选的实施方式中，所述常规注射包括：

将所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内；

所述真空注射包括：在真空条件下将所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内；

所述注射离心包括：循环进行以下处理，直到将所述待填充的液态材料全部填充到所述待增强腔体：

将部分所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内，采用离心方式去除所述待增强腔体内部多余空气。

一些可选的实施方式中，所述固化定型的方式包括交联固化和冷却定型，所述对已填充的液态材料进行固化定型，得到所述增强骨架包括：

所述已填充的液态材料由液态转变为固态，得到所述增强骨架。

一些可选的实施方式中，所述对已填充的液态材料进行固化定型之前，还包括：

使用预设模具将填充在所述基础架构中的液态材料定型，以使所述液态材料固化定型后所述增强骨架形成所述预设模具对应的形态。

为解决现有软体机器人存在的问题，本申请实施例提供了一种软体机器人的增强骨架构建方法，应用于基础架构，所述基础架构是软体架构，所述方法包括：获得所述基础架构中至少一个待增强的部分；针对每个待增强的部分，对应相应待增强部分形成待增强腔体，得到至少一个待增强腔体；根据所述至少一个待增强腔体中每个待增强腔体所在的位置确定相应的增强部件的材料；针对每个待增强的腔体，使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架。可见，本申请实施例提供了一种软体机器人的增强骨架构建方法，通过在软体机器人需要加强的部位针对性的构建特定结构的增强部件，使得软体机器人的结构得到了加强，增强部件可以在软体机器人内部的任意位置，相应增强部件的材料可选众多，从而在保证软体机器人的柔软度，使得软体机器人能够完成一些柔性动作的前提下，还提升了软体机器人指定部分的结构刚度和强度，达到精简软体机器人外观，缩减软体机器人体积的效果，同时本方法可以对软体机器人进行二次塑形，降低了一些复杂制件的成型难度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的软体机器人的增强骨架构建方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本发明实施例提供的软体机器人的增强骨架构建方法流程图。如图1所示，本发明的实施例提出了一种软体机器人的增强骨架构建方法，应用于基础架构，所述基础架构是软体架构，所述方法包括如下步骤：

获得所述基础架构中至少一个待增强的部分；

针对每个待增强的部分，对应相应待增强部分形成待增强腔体，得到至少一个待增强腔体；

根据所述至少一个待增强腔体中每个待增强腔体所在的位置确定相应的增强部件的材料；

针对每个待增强的腔体，使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架。

该实施例中，所述基础架构为软体仿生手，设计人员希望软体仿生手的手腕部分更具刚度，从而，对软体仿生手的手腕部分形成待增强腔体，依据手腕所在位置所需的力学强度等参数确定增强部件的材料，再将满足期望刚度、模量参数的液态材料填入空腔中进行固化定型，即得到了增强骨架。

可见，采用本实施方式，通过获得所述基础架构中至少一个待增强的部分；针对每个待增强的部分，对应相应待增强部分形成待增强腔体，得到至少一个待增强腔体；根据所述至少一个待增强腔体中每个待增强腔体所在的位置确定相应的增强部件的材料；针对每个待增强的腔体，使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架，使得软体机器人的结构得到了加强，增强部件可以在软体机器人内部的任意位置，相应增强部件的材料可选众多，从而在保证软体机器人的柔软度，使得软体机器人能够完成一些柔性动作的前提下，还提升了软体机器人指定部分的结构刚度和强度，达到精简软体机器人外观，缩减软体机器人体积的效果。

在本发明一些实施方式中，所述待增强腔体形成的方法包括：分体拼接、模塑抽芯和消失模，但不限于如上所述，应当根据腔体所在位置和形状以及基础架构的材料灵活选用腔体形成方法。

在本发明一些实施方式中，所述增强部件的材料包括橡胶、树脂、金属或多材料复合，所述多材料复合包括至少两种所述增强部件的材料。

该实施例中，可选材料包括但不限于如上所述，应当根据空腔所在位置所需要的支撑力，以及骨架材料和基体材料的粘合性强弱，结合材料的杨氏模量等参数确定使用材料，若骨架材料为多材料复合则需对材料进行调配，之后再进行填充。

在本发明一些实施方式中，所述使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架，包括：

获得待填充的液态材料；

将所述待填充的液态材料填充到相应待增强的腔体；

对已填充的液态材料进行固化定型，得到所述增强骨架。

所述获得待填充的液态材料包括：

将初始状态为非液态的所述增强部件的材料塑化或熔融为液态材料；

当所述待填充的液态材料为单组分时，所述液态材料即为所述待填充的液态材料；

当所述待填充的液态材料为多组分时，将组成所述液态材料所需的组分进行调配，获得所述待填充的液态材料。

该实施例中，若骨架材料的初始状态为液体状态，则不需要进行塑化或熔融，可以直接进行下一步操作；若骨架材料的初始状态为非液态，则需要先对骨架材料塑化或熔融为液态，其中，橡胶、树脂可能为非固化或塑化状态，金属为熔融状态，再进行下一步操作。在全部骨架材料都处于液体状态后，若需要填充的材料为单组分，那么直接选取相应的液态材料进行填充即可；若需要填充的材料为多组分，那么应当先进行材料调配，之后再进行填充。

在本发明一些实施方式中，所述增强部件的材料和所述基础架构的材料之间的接触方式包括粘接和无束缚，其中：

当所述增强部件的材料和所述基础架构的材料粘和性大于预设程度时，形成粘接，所述粘接用于限制所述增强骨架和所述基础架构相对形变；

当所述增强部件的材料和所述基础架构的材料粘和性小于或等于预设程度时，形成无束缚。

该实施例中，需要限制骨架和基体的相对形变，为此选取和基体材料粘合性大于预设程度的骨架材料，使得骨架材料与基体材料之间形成粘接，从而限制相对形变。当骨架仅对基体提供支撑，无需限制相对形变时，则可以选取和基体材料粘合性小于或等于预设程度的骨架材料，使得骨架材料与基体材料之间无束缚。

在本发明一些实施方式中，所述将所述待填充的液态材料填充到相应待增强的腔体的方法包括：常规注射、真空注射或注射离心。所述常规注射包括：

将所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内；

所述真空注射包括：在真空条件下将所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内；

所述注射离心包括：循环进行以下处理，直到将所述待填充的液态材料全部填充到所述待增强腔体：

将部分所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内，采用离心方式去除所述待增强腔体内部多余空气。

该实施例中，材料填充的要点为完全填充且无困气缺陷，其中，常规注射最好操作，但是常规注射没有去除腔体中多余空气的操作，不能保证填充完之后腔体内部无困气；真空条件下可以保证空腔内部不存在空气从而避免了困气的产生；注射离心是通过离心的方式去除液态材料中的空气，比较好实现，但需要多次进行填充离心操作，直至空腔被完全填充且内部无困气。

在本发明一些实施方式中，所述固化定型的方式包括交联固化和冷却定型，所述对已填充的液态材料进行固化定型，得到所述增强骨架包括：所述已填充的液态材料由液态转变为固态，得到所述增强骨架。

该实施例中，交联固化是指在一定温度下，高分子化合物的支链之间通过化学反应连接在一起。通常的，橡胶、热固性树脂固化定型的方式是交联固化，热塑性树脂、金属固化定型的方式是冷却定型。

在本发明一些实施方式中，所述对已填充的液态材料进行固化定型之前，还包括：

使用预设模具将填充在所述基础架构中的液态材料定型，以使所述液态材料固化定型后所述增强骨架形成所述预设模具对应的形态。

该实施例中，基础架构初始形状为扁平状，在需要增强的位置构建增强部件，填充准备好的液态材料，固化定型时把基础架构放置于弯曲模具内，液态材料固化定型之后为弯曲模具所对应的形态，迫使基础架构弯曲，实现二次塑形。

在本发明的上述实施例中，提供了一种软体机器人的增强骨架构建方法，通过在软体机器人需要加强的部位针对性的构建特定结构的增强部件，使得软体机器人的结构得到了加强，增强部件可以在软体机器人内部的任意位置，相应增强部件的材料可选众多，从而在保证软体机器人的柔软度，使得软体机器人能够完成一些柔性动作的前提下，还提升了软体机器人指定部分的结构刚度和强度，达到精简软体机器人外观，缩减软体机器人体积的效果，同时本方法可以对软体机器人进行二次塑形，降低了一些复杂制件的成型难度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，应用于基础架构，所述基础架构是软体架构，所述方法包括：

获得所述基础架构中至少一个待增强的部分；

针对每个待增强的部分，对应相应待增强部分形成待增强腔体，得到至少一个待增强腔体；

根据所述至少一个待增强腔体中每个待增强腔体所在的位置确定相应的增强部件的材料；

针对每个待增强的腔体，使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架；

使用相应的增强部件的材料填充相应待增强的腔体，以得到增强骨架，包括：

针对每个待增强腔体，获得待填充的液态材料；

将所述待填充的液态材料填充到相应待增强的腔体；

对已填充的液态材料进行固化定型，得到增强骨架。

2.根据权利要求1所述的软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，所述待增强腔体形成的方法包括：分体拼接、模塑抽芯和消失模。

3.根据权利要求1所述的软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，所述增强部件的材料包括橡胶、树脂、金属或多材料复合，所述多材料复合包括至少两种所述增强部件的材料。

4.根据权利要求1所述的软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，所述获得待填充的液态材料包括：

将初始状态为非液态的所述增强部件的材料塑化或熔融为液态材料；

当所述待填充的液态材料为单组分时，所述液态材料即为所述待填充的液态材料；

当所述待填充的液态材料为多组分时，将组成所述液态材料所需的组分进行调配，获得所述待填充的液态材料。

5.根据权利要求1所述的软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，所述增强部件的材料和所述基础架构的材料之间的接触方式包括粘接和无束缚，其中：

当所述增强部件的材料和所述基础架构的材料粘和性大于预设程度时，形成粘接，所述粘接用于限制所述增强骨架和所述基础架构相对形变；

当所述增强部件的材料和所述基础架构的材料粘和性小于或等于预设程度时，形成无束缚。

6.根据权利要求1所述的软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，所述将所述待填充的液态材料填充到相应待增强的腔体的方法包括：常规注射、真空注射或注射离心。

7.根据权利要求6所述的软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，所述常规注射包括：

将所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内；

所述真空注射包括：在真空条件下将所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内；

所述注射离心包括：循环进行以下处理，直到将所述待填充的液态材料全部填充到所述待增强腔体：

将部分所述待填充的液态材料注射到所述待增强腔体内，采用离心方式去除所述待增强腔体内部多余空气。

8.根据权利要求1所述的软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，所述固化定型的方式包括交联固化和冷却定型，所述对已填充的液态材料进行固化定型，得到所述增强骨架包括：

所述已填充的液态材料由液态转变为固态，得到所述增强骨架。

9.根据权利要求8所述的软体机器人的增强骨架构建方法，其特征在于，所述对已填充的液态材料进行固化定型之前，还包括：

使用预设模具将填充在所述基础架构中的液态材料定型，以使所述液态材料固化定型后所述增强骨架形成所述预设模具对应的形态。

Images