CN114771686B - 一种气压驱动的四足软体爬壁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，包括肩部连接件、软体脊柱、髋部连接件、四个软体腿、以及四个软体脚。软体脊柱、软体腿均包含四个躯干膨胀杆，每只软体脚包含三个软体脚趾，肩部连接件、髋部连接件通过软体脊柱相连，同时肩部连接件连接两条腿、髋部连接件连接另两条腿。软体脊柱、软体腿、软体脚趾均通过外部气源来驱动，都具有多个自由度。本发明机构灵活、环境适应力强，可实现在不平的粗糙面上直行、转弯、越障等，且爬行速度较快。此外，该软体机器人软体脊柱、软体腿可调整刚度，具有很好的承载能力。
Description
技术领域
本发明涉及软体机器人技术领域，尤其涉及一种气压驱动的四足软体爬壁机器人。
背景技术
软体机器人在人机交互及未知复杂环境下，软体机器人具有强大的安全性、环境适应能力和灵活性。对复杂非结构环境及危险条件，用软体爬壁机器人替代人工进行清洗、检测、维修等操作，能够降低作业风险、提高效率、节省成本，还可以降低设备的设计约束，因此软体机器人具有较好的应用前景。
气动软体机器人是以气体为动力来源，可通过驱动不同组合的腔体结构，实现软体材料的伸长、弯曲和扭转等动作，获得多种运动和力的传递。气动软体机器人可用一个气源与电磁阀相接，通过控制阀来对不同腔体充压就能实现机构多个自由度及刚度的控制，产生的动力大且响应速度快。
专利(201920660047)公开了一种具有三通道软体腿的四足机器人，可适应于复杂结构环境。专利(202011548831.4)公开了具有全方位弯曲气动腿的四足软体机器人。这两种软体机器人腿部都具有较多的运动自由度，但是躯干部分是刚体结构，在非结构环境下不能很好地顺应腿部的运动，出现翻越障碍物、转弯的困难。
为提高软体机器人在非结构环境下的爬行能力，需要设计具有多自由度的软体脊柱及具有抓取功能的软体脚趾。此外，为适应承载要求，软体机器人的脊柱和腿需要一定的变刚度能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，具有多自由度的软体脊柱和能够抓取墙面的软体脚趾。此外，脊柱和腿具有适应不同承载要求的变刚度能力。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，包括肩部连接件、软体脊柱、髋部连接件、第一至第四软体腿、以及第一至第四软体脚；
所述软体脊柱、第一至第四软体腿结构相同，均包含第一至第四躯干膨胀杆；
所述第一至第四躯干膨胀杆结构相同，均包含第一杆体、第一纤维线和第一纤维布；
所述第一杆体为两端封闭的空心圆柱体，能够膨胀收缩，其内壁上设有内螺纹、外壁上设有第一外螺纹，内壁上的内螺纹和第一外螺纹朝向相同；所述第一外螺纹为梯形螺纹且表面上设有用于固定所述第一纤维线的凹槽；所述第一杆体两端的端面中心均设有用于和外部气源相联通的驱动孔；
所述第一纤维线沿着所述第一外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在所述第一杆体上，用于限制所述第一杆体的膨胀程度；
所述第一纤维布沿第一杆体轴线粘贴在所述第一杆体的杆身上，其长度和杆身长度相等，用于限制第一杆体在第一纤维布粘贴处伸长；
所述第一至第四躯干膨胀杆平行设置，第一躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，第三躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，且第一、第三躯干膨胀杆轴线之间的距离等于第二、第四躯干膨胀杆轴线之间的距离；所述第一、第二躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第二、第三躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第三、第四躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反；所述第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的轴线之间，所述第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的轴线之间；
所述肩部连接件、髋部连接件结构相同，均包含第一驱动口、以及第一至第三躯干连接口；所述第一至第三躯干连接口结构相同，均设有第一至第四固定盲孔，且第一至第四固定盲孔中心均设有和所述第一驱动口相联通的通道；
所述肩部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第一软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第二软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第一软体腿、第二软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述肩部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述肩部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述髋部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第三软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第四软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第三软体腿、第四软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述髋部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述髋部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第一软体腿、第四软体腿相互平行，第二软体腿、第三软体腿相互平行；令第一软体腿、第二软体腿所在平面为A，第三软体腿、第四软体腿所在平面为B，第一软体腿、第四软体腿所在平面为C，第二软体腿、第三软体腿所在平面为D，所述软体脊柱分别垂直于所述平面A、平面B，且所述软体脊柱在所述平面C、平面D的平分面上；
所述第一至第四软体脚结构相同，均包含脚踝连接件、以及第一至第三软体脚趾；
所述第一至第三软体脚趾结构相同，均包含脚趾膨胀杆和钩爪；
所述脚趾膨胀杆包含第二杆体、第三杆体、第二纤维线、第三纤维线和第二纤维布；
所述第二杆体、第三杆体结构相同，均为空心半椭圆柱体，能够膨胀收缩，包含弧面侧壁、矩形侧壁、第一端面和第二端面；所述第二纤维布一面粘贴在所述第二杆体的矩形侧壁上、另一面粘贴在所述第三杆体的矩形侧壁上，使得第二杆体、第三杆体形成椭圆柱体；所述第二纤维布用于限制第二杆体、第三杆体在第二纤维布处伸长；所述第二杆体、第三杆体的第一端面共面，且第二杆体、第三杆体的第一端面上均设有用于和外部气源联通的驱动孔；
所述第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的外壁上设有第二外螺纹、第三外螺纹，所述第二外螺纹、第三外螺纹结构相同且方向相反，其交点位于所述第二纤维布两侧且关于第二纤维布所在平面对称；
所述第二外螺纹、第三外螺纹均为梯形螺纹，其中，第二外螺纹的表面上设有用于固定所述第二纤维线的凹槽，第三外螺纹的表面上设有用于固定所述第三纤维线的凹槽；
所述第二纤维线、第三纤维线分别沿着所述第二外螺纹、第三外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的外壁上，用于限制第二杆体、第三杆体的膨胀程度；
所述钩爪设置在第二杆体、第三杆体的第二端面上，用于配合脚趾膨胀杆进行抓握；
所述脚踝连接件包含第二驱动口、第四躯干连接口、以及第一至第三脚趾连接口；所述第四躯干连接口设有第五至第八固定盲孔，且第五至第八固定盲孔中心均设有和所述第二驱动口相联通的通道；所述第一至第三脚趾连接口结构相同，均为和所述第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的端面相配合的盲孔，且其内均分别设有和所述第二杆体、第三杆体的第一端面上驱动孔相配合并联通至第二驱动口的通道；
所述第一至第三软体脚趾中脚趾膨胀杆远离其钩爪的一端分别和所述脚踝连接件的第一只第三脚趾连接口一一对应固连，使得第一只第三软体脚趾的脚趾膨胀杆共面且绕脚踝连接件周向均匀设置；第一至第三软体脚趾的脚趾膨胀杆的第二杆体、第三杆体的驱动孔均通过软管从所述脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第一软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第一软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第一软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第一软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第一软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第二软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第二软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第二软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第二软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第二软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第三软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第三软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第三软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第三软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第三软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第四软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第四软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第四软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第四软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第四软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连。
作为本发明一种气压驱动的四足软体爬壁机器人进一步的优化方案，所述第一纤维布、第二纤维布均采用凯夫拉纤维布，所述第一纤维线、第二纤维线、第三纤维线均采用凯夫拉纤维线。
作为本发明一种气压驱动的四足软体爬壁机器人进一步的优化方案，所述肩部连接件、髋部连接件、以及第一至第四软体脚的脚踝连接件均采用尼龙材料制成。
作为本发明一种气压驱动的四足软体爬壁机器人进一步的优化方案，所述第一杆体、第二杆体、第三杆体均采用硅胶制成。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.软体机器人自由度多，具有很大的灵活性：软体机器人的第一至第四软体腿、软体脊柱均具有两个平面自由度和一个扭转自由度。两个平面自由度实现第一至第四软体腿的前后和左右摆动，同时实现软体脊柱的上下和左右摆动，扭转自由度则实现第一至第四软体腿、软体脊柱的扭转；
2.具有较大的爬行速度：软体机器人以不同步态行走时，软体脊柱平面的摆动与步态保持一致，实现软体脊柱弯曲和第一至第四软体腿的运动协调，从而使步幅增大；
3.具有更好的越障能力：每只软体脚具有三个带勾爪的软体脚趾，对接触面具有很大的抓取能力。此外，在爬越障碍物时，软体脊柱上下摆动与第一至第四软体腿的运动保持一致，有利于适应障碍物的形状；
4.具有较高的承载能力：对第一至第四软体腿或软体脊柱的第一至第四躯干膨胀杆同时充气，能够实现刚度的增大，且不影响变形。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明中第一杆体的轴向剖视图；
图3为本发明中第一躯干膨胀杆的立体结构图；
图4为本发明中第一至第四躯干膨胀杆相配合的结构示意图；
图5为本发明中肩部连接件的结构示意图；
图6为本发明中第一软体脚趾的纵向剖示意图；
图7为本发明中脚趾膨胀杆的横向剖示意图；
图8为本发明中第一软体脚的脚踝连接件的结构示意图。
其中，1-肩部连接件，2-软体脊柱，3-髋部连接件，4-第一软体腿，5-第二软体腿，6-第三软体腿，7-第四软体腿，8-第一软体脚的脚踝连接件，9-第二软体脚的脚踝连接件，10-软管，12-第一杆体第一外螺纹上的凹槽，13-第一杆体内壁上的内螺纹，14-第一杆体，15-第一纤维线，16-第一纤维布，17-第一躯干膨胀杆，18-第二躯干膨胀杆，19-第三躯干膨胀杆，20-第四躯干膨胀杆，21-肩部连接件的第一躯干连接口，22-肩部连接件的第二躯干连接口，23-肩部连接件的第三躯干连接口，24-第二杆体，25-第三杆体，26-钩爪，27-第二纤维布，28-第二杆体第一端面上的驱动孔，29-第一软体脚脚踝连接件的第二驱动口，30-第一软体脚脚踝连接件的第四躯干连接口，31-第一软体脚脚踝连接件的第一脚趾连接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本发明教学的前提下可以成为第二元件、组件或部分。
如图1所示，本发明公开了一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，包括肩部连接件、软体脊柱、髋部连接件、第一至第四软体腿、以及第一至第四软体脚；
所述软体脊柱、第一至第四软体腿结构相同，均包含第一至第四躯干膨胀杆；
所述第一至第四躯干膨胀杆结构相同，均包含第一杆体、第一纤维线和第一纤维布；
如图2所示，所述第一杆体为两端封闭的空心圆柱体，能够膨胀收缩，其内壁上设有内螺纹、外壁上设有第一外螺纹，内壁上的内螺纹和第一外螺纹朝向相同；所述第一外螺纹为梯形螺纹且表面上设有用于固定所述第一纤维线的凹槽；所述第一杆体两端的端面中心均设有用于和外部气源相联通的驱动孔；
如图3所示，所述第一纤维线沿着所述第一外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在所述第一杆体上，用于限制所述第一杆体的膨胀程度；所述第一纤维布沿第一杆体轴线粘贴在所述第一杆体的杆身上，其长度和杆身长度相等，用于限制第一杆体在第一纤维布粘贴处伸长；
如图4所示，所述第一至第四躯干膨胀杆平行设置，第一躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，第三躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，且第一、第三躯干膨胀杆轴线之间的距离等于第二、第四躯干膨胀杆轴线之间的距离；所述第一、第二躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第二、第三躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第三、第四躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反；所述第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的轴线之间，所述第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的轴线之间；
如图5所示，所述肩部连接件、髋部连接件结构相同，均包含第一驱动口、以及第一至第三躯干连接口；所述第一至第三躯干连接口结构相同，均设有第一至第四固定盲孔，且第一至第四固定盲孔中心均设有和所述第一驱动口相联通的通道；
所述肩部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第一软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第二软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第一软体腿、第二软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述肩部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述肩部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述髋部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第三软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第四软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第三软体腿、第四软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述髋部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述髋部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第一软体腿、第四软体腿相互平行，第二软体腿、第三软体腿相互平行；令第一软体腿、第二软体腿所在平面为A，第三软体腿、第四软体腿所在平面为B，第一软体腿、第四软体腿所在平面为C，第二软体腿、第三软体腿所在平面为D，所述软体脊柱分别垂直于所述平面A、平面B，且所述软体脊柱在所述平面C、平面D的平分面上；
所述第一至第四软体脚结构相同，均包含脚踝连接件、以及第一至第三软体脚趾；
如图6所示，所述第一至第三软体脚趾结构相同，均包含脚趾膨胀杆和钩爪；
如图6、图7所示，所述脚趾膨胀杆包含第二杆体、第三杆体、第二纤维线、第三纤维线和第二纤维布；
所述第二杆体、第三杆体结构相同，均为空心半椭圆柱体，能够膨胀收缩，包含弧面侧壁、矩形侧壁、第一端面和第二端面；所述第二纤维布一面粘贴在所述第二杆体的矩形侧壁上、另一面粘贴在所述第三杆体的矩形侧壁上，使得第二杆体、第三杆体形成椭圆柱体；所述第二纤维布用于限制第二杆体、第三杆体在第二纤维布处伸长；所述第二杆体、第三杆体的第一端面共面，且第二杆体、第三杆体的第一端面上均设有用于和外部气源联通的驱动孔；
所述第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的外壁上设有第二外螺纹、第三外螺纹，所述第二外螺纹、第三外螺纹结构相同且方向相反，其交点位于所述第二纤维布两侧且关于第二纤维布所在平面对称；
所述第二外螺纹、第三外螺纹均为梯形螺纹，其中，第二外螺纹的表面上设有用于固定所述第二纤维线的凹槽，第三外螺纹的表面上设有用于固定所述第三纤维线的凹槽；
所述第二纤维线、第三纤维线分别沿着所述第二外螺纹、第三外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的外壁上，用于限制第二杆体、第三杆体的膨胀程度；
所述钩爪设置在第二杆体、第三杆体的第二端面上，用于配合脚趾膨胀杆进行抓握；
如图8所示，所述脚踝连接件包含第二驱动口、第四躯干连接口、以及第一至第三脚趾连接口；所述第四躯干连接口设有第五至第八固定盲孔，且第五至第八固定盲孔中心均设有和所述第二驱动口相联通的通道；所述第一至第三脚趾连接口结构相同，均为和所述第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的端面相配合的盲孔，且其内均分别设有和所述第二杆体、第三杆体的第一端面上驱动孔相配合并联通至第二驱动口的通道；
所述第一至第三软体脚趾中脚趾膨胀杆远离其钩爪的一端分别和所述脚踝连接件的第一只第三脚趾连接口一一对应固连，使得第一只第三软体脚趾的脚趾膨胀杆共面且绕脚踝连接件周向均匀设置；第一至第三软体脚趾的脚趾膨胀杆的第二杆体、第三杆体的驱动孔均通过软管从所述脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第一软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第一软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第一软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第一软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第一软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第二软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第二软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第二软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第二软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第二软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第三软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第三软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第三软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第三软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第三软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第四软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第四软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第四软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第四软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第四软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连。
所述第一纤维布、第二纤维布均优先采用凯夫拉纤维布，所述第一纤维线、第二纤维线、第三纤维线均优先采用凯夫拉纤维线。
所述肩部连接件、髋部连接件、以及第一至第四软体脚的脚踝连接件均优先采用尼龙材料制成。
所述第一杆体、第二杆体、第三杆体均优先采用硅胶制成。
软体脊柱以及第一至第四软体腿能够实现不同方向的摆动、扭动及刚度变化，这需要对它们的第一至第四躯干膨胀杆进行有规律的组合充压。下面以第一软体腿的第一至第四躯干膨胀杆举例说明，具体充压方式和对应产生的动作如下表所示：
| 动作 | 第一躯干膨胀杆 | 第二躯干膨胀杆 | 第三躯干膨胀杆 | 第四躯干膨胀杆 |
| 前摆 | 泄压 | 泄压 | 充压 | 充压 |
| 后摆 | 充压 | 充压 | 泄压 | 泄压 |
| 左摆 | 泄压 | 充压 | 泄压 | 充压 |
| 右摆 | 充压 | 泄压 | 充压 | 泄压 |
| 左扭 | 泄压 | 充压 | 充压 | 泄压 |
| 右扭 | 充压 | 泄压 | 泄压 | 充压 |
| 增大刚度 | 充压 | 充压 | 充压 | 充压 |
各个软体脚中第一至第三软体脚趾中脚趾膨胀杆的驱动原理和软体脊柱的驱动原理极为相似，下面以第一软体脚中第一软体脚趾的脚趾膨胀杆举例说明，如图6所示，如过位于上方的第二杆体充压、位于下方的第三杆体泄压，脚趾膨胀杆向下弯曲；如果第二杆体泄压、第三杆体充压，脚趾膨胀杆向上弯曲；如果第二杆体、第三杆体同时充压，则脚趾膨胀杆增大刚度。
本发明自由度多，具有很大的灵活性，能够以较大的速度爬行，具有更好的越障能力和较高的承载能力。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种气压驱动的四足软体爬壁机器人，其特征在于，包括肩部连接件、软体脊柱、髋部连接件、第一至第四软体腿、以及第一至第四软体脚；
所述软体脊柱、第一至第四软体腿结构相同，均包含第一至第四躯干膨胀杆；
所述第一至第四躯干膨胀杆结构相同，均包含第一杆体、第一纤维线和第一纤维布；
所述第一杆体为两端封闭的空心圆柱体，能够膨胀收缩，其内壁上设有内螺纹、外壁上设有第一外螺纹，内壁上的内螺纹和第一外螺纹朝向相同；所述第一外螺纹为梯形螺纹且表面上设有用于固定所述第一纤维线的凹槽；所述第一杆体两端的端面中心均设有用于和外部气源相联通的驱动孔；
所述第一纤维线沿着所述第一外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在所述第一杆体上，用于限制所述第一杆体的膨胀程度；
所述第一纤维布沿第一杆体轴线粘贴在所述第一杆体的杆身上，其长度和杆身长度相等，用于限制第一杆体在第一纤维布粘贴处伸长；
所述第一至第四躯干膨胀杆平行设置，第一躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，第三躯干膨胀杆的侧壁分别和第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的侧壁相抵，且第一、第三躯干膨胀杆轴线之间的距离等于第二、第四躯干膨胀杆轴线之间的距离；所述第一、第二躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第二、第三躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反，第三、第四躯干膨胀杆第一杆体内壁上内螺纹的方向相反；所述第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第一躯干膨胀杆、第三躯干膨胀杆的轴线之间，所述第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的第一纤维布相互对称且均位于第二躯干膨胀杆、第四躯干膨胀杆的轴线之间；
所述肩部连接件、髋部连接件结构相同，均包含第一驱动口、以及第一至第三躯干连接口；所述第一至第三躯干连接口结构相同，均设有第一至第四固定盲孔，且第一至第四固定盲孔中心均设有和所述第一驱动口相联通的通道；
所述肩部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第一软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第二软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第一软体腿、第二软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述肩部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述肩部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述髋部连接件第三接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述软体脊柱第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，第一接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第三软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连，第二接入口的第一至第四固定盲孔分别和所述第四软体腿第一至第四躯干膨胀杆的一端一一对应同轴固连；所述软体脊柱、第三软体腿、第四软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和所述髋部连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述髋部连接件的第一驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第一软体腿、第四软体腿相互平行，第二软体腿、第三软体腿相互平行；令第一软体腿、第二软体腿所在平面为A，第三软体腿、第四软体腿所在平面为B，第一软体腿、第四软体腿所在平面为C，第二软体腿、第三软体腿所在平面为D，所述软体脊柱分别垂直于所述平面A、平面B，且所述软体脊柱在所述平面C、平面D的平分面上；
所述第一至第四软体脚结构相同，均包含脚踝连接件、以及第一至第三软体脚趾；
所述第一至第三软体脚趾结构相同，均包含脚趾膨胀杆和钩爪；
所述脚趾膨胀杆包含第二杆体、第三杆体、第二纤维线、第三纤维线和第二纤维布；
所述第二杆体、第三杆体结构相同，均为空心半椭圆柱体，能够膨胀收缩，包含弧面侧壁、矩形侧壁、第一端面和第二端面；所述第二纤维布一面粘贴在所述第二杆体的矩形侧壁上、另一面粘贴在所述第三杆体的矩形侧壁上，使得第二杆体、第三杆体形成椭圆柱体；所述第二纤维布用于限制第二杆体、第三杆体在第二纤维布处伸长；所述第二杆体、第三杆体的第一端面共面，且第二杆体、第三杆体的第一端面上均设有用于和外部气源联通的驱动孔；
所述第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的外壁上设有第二外螺纹、第三外螺纹，所述第二外螺纹、第三外螺纹结构相同且方向相反，其交点位于所述第二纤维布两侧且关于第二纤维布所在平面对称；
所述第二外螺纹、第三外螺纹均为梯形螺纹，其中，第二外螺纹的表面上设有用于固定所述第二纤维线的凹槽，第三外螺纹的表面上设有用于固定所述第三纤维线的凹槽；
所述第二纤维线、第三纤维线分别沿着所述第二外螺纹、第三外螺纹上的凹槽螺旋缠绕粘贴在第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的外壁上，用于限制第二杆体、第三杆体的膨胀程度；
所述钩爪设置在第二杆体、第三杆体的第二端面上，用于配合脚趾膨胀杆进行抓握；
所述脚踝连接件包含第二驱动口、第四躯干连接口、以及第一至第三脚趾连接口；所述第四躯干连接口设有第五至第八固定盲孔，且第五至第八固定盲孔中心均设有和所述第二驱动口相联通的通道；所述第一至第三脚趾连接口结构相同，均为和所述第二杆体、第三杆体形成的椭圆柱体的端面相配合的盲孔，且其内均分别设有和所述第二杆体、第三杆体的第一端面上驱动孔相配合并联通至第二驱动口的通道；
所述第一至第三软体脚趾中脚趾膨胀杆远离其钩爪的一端分别和所述脚踝连接件的第一只第三脚趾连接口一一对应固连，使得第一只第三软体脚趾的脚趾膨胀杆共面且绕脚踝连接件周向均匀设置；第一至第三软体脚趾的脚趾膨胀杆的第二杆体、第三杆体的驱动孔均通过软管从所述脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第一软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第一软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第一软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第一软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第一软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第二软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第二软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第二软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第二软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第二软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第三软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第三软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第三软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第三软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第三软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连；
所述第四软体脚的脚踝连接件第四躯干连接口的第五至第八固定盲孔分别和所述第四软体腿第一至第四躯干膨胀杆的另一端一一对应同轴固连，所述第四软体腿中第一至第四躯干膨胀杆和第四软体脚的脚踝连接件相连的一端的驱动孔均通过软管从所述第四软体脚脚踝连接件的第二驱动口中伸出后和外部气源相连。
2.根据权利要求1所述的气压驱动的四足软体爬壁机器人，其特征在于，所述第一纤维布、第二纤维布均采用凯夫拉纤维布，所述第一纤维线、第二纤维线、第三纤维线均采用凯夫拉纤维线。
3.根据权利要求1所述的气压驱动的四足软体爬壁机器人，其特征在于，所述肩部连接件、髋部连接件、以及第一至第四软体脚的脚踝连接件均采用尼龙材料制成。
4.根据权利要求1所述的气压驱动的四足软体爬壁机器人，其特征在于，所述第一杆体、第二杆体、第三杆体均采用硅胶制成。
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