CN215155129U - 一种仿生尺蠖的软体机器人 - Google Patents

Abstract

一种仿生尺蠖的软体机器人，包括柔性躯体，所述柔性躯体内设有气囊，所述气囊充气或充入流体膨胀使所述柔性躯体沿地面高度方向弯曲变形，所述柔性躯体内的所述气囊连通一体。本实用新型的仿生尺蠖的软体机器人仿生自然界中的尺蠖或毛毛虫，通过控制气体或流体进入和排出柔性躯体，实现其在地面上的单向快速爬行运动，在非结构化场合具有极强的适应力和行动力；通过波浪形的足部结构有效增加了前进方向上的摩擦力，减小了侧向摩擦力，提高了机器人的行走速度；通过单通道的流体控制，实现了整体统一的控制效果，另外，还通过设置多个传感器，全方位感测周边多种障碍物信息并及时反馈，有效避免撞击障碍物，安全可靠且环保，操作也十分简单。

Description

一种仿生尺蠖的软体机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种仿生尺蠖的软体机器人。

背景技术

爬行软体机器人能够通过气囊充放气实现伸展和收缩，通过与地面摩擦在地面上行进，在抢险救灾等许多人力不便施展的非结构化场合具有较强的适应力和行动力，提供许多助力。而目前已有的爬行软体机器人主要存在以下问题：软体机器人的软体变形结构设计不够合理，空气进出困难阻塞；软体机器人一旦有部分气囊失效不工作，则对其整体运动的影响过大；软体机器人的各个软体变形结构单独供气，易造成充放气不均匀，难以达到稳定运动的效果，在实际运动中不便控制。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种单通道流体控制的仿生尺蠖的软体机器，其包括柔性躯体，所述柔性躯体内设有气囊，所述气囊充气或充入流体膨胀使所述柔性躯体沿地面高度方向弯曲变形，所述柔性躯体内的至少两个所述气囊连通一体。

进一步地，所述仿生尺蠖的软体机器人还包括卷曲部，所述柔性躯体沿地面高度方向设于所述卷曲部的上端，所述柔性躯体通过所述气囊充放气膨胀或收缩，带动所述卷曲部弯曲变形。

进一步地，所述仿生尺蠖的软体机器人还包括前端部和后端部，所述前端部和所述后端部分别与所述卷曲部相连。

进一步地，所述仿生尺蠖的软体机器人还包括足部，复数个所述足部沿地面高度方向设于所述卷曲部、所述前端部和/或所述后端部的底部，复数个所述足部沿所述卷曲部的宽度方向于所述前端部和所述后端部的底部同向并排排布，设于所述前端部和所述后端部的底部的复数个所述足部形状及尺寸相同，复数个所述足部沿所述卷曲部的长度方向于所述卷曲部的底部同向并列排布，设于所述卷曲部的底部的复数个所述足部形状及尺寸相同。

进一步地，所述足部为凸出于所述仿生尺蠖的软体机器人底部的波浪状凸块，所述足部的波峰朝向所述气囊充气时所述仿生尺蠖的软体机器人行进方向。

进一步地，所述仿生尺蠖的软体机器人还包括第一管道，所述第一管道与所述柔性躯体内的所述气囊连通，气体或流体由所述第一管道进入或排出所述气囊内，所述第一管道设于所述柔性躯体靠近所述后端部的一侧。

进一步地，所述前端部和所述后端部的宽度大于所述卷曲部的宽度。

进一步地，所述仿生尺蠖的软体机器人还包括第一传感器，所述第一传感器设于所述前端部的前端两侧，所述第一传感器感测所述仿生尺蠖的软体机器人左右两侧的障碍物。

进一步地，所述仿生尺蠖的软体机器人还包括第二传感器，所述第二传感器设于所述卷曲部下的所述足部之间，所述第二传感器感测地面信息。

进一步地，所述仿生尺蠖的软体机器人还包括第三传感器，所述第三传感器设于所述柔性躯体靠近所述前端部的一侧，所述第三传感器感测所述仿生尺蠖的软体机器人行进方向上的障碍物。

本实用新型的仿生尺蠖的软体机器人仿生自然界中的尺蠖或毛毛虫，通过控制气体或流体进入和排出柔性躯体，实现其在地面上的单向快速爬行运动，在非结构化场合具有极强的适应力和行动力；通过波浪形的足部结构有效增加了前进方向上的摩擦力，减小了侧向摩擦力，提高了机器人的行走速度；通过单通道的流体控制，实现了整体统一的控制效果，另外，还通过设置多个传感器，全方位感测周边多种障碍物信息并及时反馈，有效避免撞击障碍物，安全可靠且环保，操作也十分简单。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型提供的仿生尺蠖的软体机器人的示意图。

图2为本实用新型中的足部的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型详细说明如下。

需要说明的是，在本说明书中，将气囊充气时本实用新型的仿生尺蠖的软体机器人行进方向设为“前”，其反方向设为“后”。

请参阅图1，本实用新型的仿生尺蠖的软体机器人包括柔性躯体1、卷曲部21、前端部22和后端部23，柔性躯体1以柔性材料制成，柔性躯体1沿地面高度方向设于卷曲部21的上端，前端部22和后端部23分别与卷曲部21一体成型，前端部22设于卷曲部21的前端，后端部23设于卷曲部21的后端，前端部22和后端部23的宽度大于卷曲部21的宽度，柔性躯体1内设有气囊11，气囊11充气或充入流体膨胀使柔性躯体1沿地面高度方向弯曲变形，柔性躯体1通过气囊11充放气膨胀或收缩，带动卷曲部21弯曲变形，实现仿生尺蠖的软体机器人在地面上的爬行功能。在本实施例中，前端部22和后端部23的宽度相同，卷曲部21的长度大于前端部22和后端部23的宽度，前端部22和后端部23的高度小于柔性躯体1的高度且较为扁平，当柔性躯体1膨胀时，钱端部22和后端部23能够一直与地面接触，不至于在力的作用下脱离地面而出现腾空的情况，在沿直线行进时更稳定，不易偏离路线。

进一步地，仿生尺蠖的软体机器人还包括第一管道4，第一管道4与柔性躯体1内的气囊11连通，气体或流体由第一管道4进入或排出气囊11内，第一管道4设于柔性躯体1靠近后端部23的一侧，也就是说，本实用新型的仿生尺蠖的软体机器人使用单通道流体控制，实现整体结构一致的控制效果。

请一并参阅图2，进一步地，仿生尺蠖的软体机器人还包括足部3，复数个足部3沿地面高度方向设于卷曲部21、前端部22和后端部23的底部，足部3为凸出于仿生尺蠖的软体机器人底部的波浪状凸块，足部3的波峰朝向气囊11充气时仿生尺蠖的软体机器人行进方向，在本实施例中，复数个足部3沿卷曲部21的宽度方向于前端部22和后端部23的底部同向并排排布，设于前端部22和后端部23的底部的复数个足部3形状及尺寸相同，均呈“V”型；复数个足部3沿卷曲部21的长度方向于卷曲部21的底部同向并列排布，设于卷曲部21的底部的复数个足部3形状及尺寸相同，均呈“W”型，足部3的折线波浪形设计能够有效增大机器人在前进方向上的摩擦力，减小侧向摩擦力，提高机器人的行走速度，多个足部3分别在前端部22、后端部23和卷曲部21上并排或并列排布，进一步增强了该效果。

进一步地，仿生尺蠖的软体机器人还包括第一传感器51、第二传感器52和第三传感器53，第一传感器51设于前端部22的前端两侧，第一传感器51感测仿生尺蠖的软体机器人左右两侧的障碍物，第二传感器52设于卷曲部21下的足部3之间，第二传感器52感测地面信息，第三传感器53设于柔性躯体1靠近前端部22的一侧，第三传感器53感测仿生尺蠖的软体机器人行进方向上的障碍物。在本实施例中，两个第一传感器51分别感测机器人左侧180°范围内和右侧180°范围内的障碍物信息，第三传感器53感测机器人前方60°范围内的障碍物信息，第二传感器52外设有用于保护其的超弹性柔性材料，在机器人爬行时保护第二传感器52。

具体地，在本实用新型的仿生尺蠖的软体机器人在向前运动时，气体或流体由第一管道4进入柔性躯体1的气囊11内，由于柔性躯体1内的气囊11连通一体，也就是说，本实用新型的仿生尺蠖的软体机器人使用单通道流体控制，因此柔性躯体1会整体受力膨胀弯曲，进而带动卷曲部21向沿地面高度方向向上弯曲呈拱桥状，后端部23也因此向前滑动一段距离，随后气体由柔性躯体1内经过第一管道4排出，柔性躯体1逐渐收缩平复，进而带动卷曲部21向沿地面高度方向向下运动，前端部22也因此向前滑动一段距离，与此同时，第一传感器51、第二传感器52和第三传感器53分别对障碍物进行高精度探测并返回至控制端，避免撞击障碍物，这两组传感器通过5G无线传输信号或蓝牙信号反馈，可传递至手机助手或其他控制终端，实现信号的接收和反馈。

综上，本实用新型的仿生尺蠖的软体机器人仿生自然界中的尺蠖或毛毛虫，通过控制气体或流体进入和排出柔性躯体，实现其在地面上的单向快速爬行运动，在非结构化场合具有极强的适应力和行动力；通过波浪形的足部结构有效增加了前进方向上的摩擦力，减小了侧向摩擦力，提高了机器人的行走速度；通过单通道的流体控制，实现了整体统一的控制效果，另外，还通过设置多个传感器感器，全方位感测周边多种障碍物信息并及时反馈，有效避免撞击障碍物，安全可靠且环保，操作也十分简单。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述仿生尺蠖的软体机器人包括柔性躯体(1)，所述柔性躯体(1)内设有气囊(11)，所述气囊(11)充气或充入流体膨胀使所述柔性躯体(1)沿地面高度方向弯曲变形，所述柔性躯体(1)内的至少两个所述气囊(11)连通一体。

2.根据权利要求1所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述仿生尺蠖的软体机器人还包括卷曲部(21)，所述柔性躯体(1)沿地面高度方向设于所述卷曲部(21)的上端，所述柔性躯体(1)通过所述气囊(11)充放气膨胀或收缩，带动所述卷曲部(21)弯曲变形。

3.根据权利要求2所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述仿生尺蠖的软体机器人还包括前端部(22)和后端部(23)，所述前端部(22)和所述后端部(23)分别与所述卷曲部(21)相连。

4.根据权利要求3所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述仿生尺蠖的软体机器人还包括足部(3)，复数个所述足部(3)沿地面高度方向设于所述卷曲部(21)、所述前端部(22)和/或所述后端部(23)的底部，复数个所述足部(3)沿所述卷曲部(21)的宽度方向于所述前端部(22)和所述后端部(23)的底部同向并排排布，设于所述前端部(22)和所述后端部(23)的底部的复数个所述足部(3)形状及尺寸相同，复数个所述足部(3)沿所述卷曲部(21)的长度方向于所述卷曲部(21)的底部同向并列排布，设于所述卷曲部(21)的底部的复数个所述足部(3)形状及尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述足部(3)为凸出于所述仿生尺蠖的软体机器人底部的波浪状凸块，所述足部(3)的波峰朝向所述气囊(11)充气时所述仿生尺蠖的软体机器人行进方向。

6.根据权利要求3所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述仿生尺蠖的软体机器人还包括第一管道(4)，所述第一管道(4)与所述柔性躯体(1)内的所述气囊(11)连通，气体或流体由所述第一管道(4)进入或排出所述气囊(11)内，所述第一管道(4)设于所述柔性躯体(1)靠近所述后端部(23)的一侧。

7.根据权利要求3所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述前端部(22)和所述后端部(23)的宽度大于所述卷曲部(21)的宽度。

8.根据权利要求3所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述仿生尺蠖的软体机器人还包括第一传感器(51)，所述第一传感器(51)设于所述前端部(22)的前端两侧，所述第一传感器(51)感测所述仿生尺蠖的软体机器人左右两侧的障碍物。

9.根据权利要求4所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述仿生尺蠖的软体机器人还包括第二传感器(52)，所述第二传感器(52)设于所述卷曲部(21)下的所述足部(3)之间，所述第二传感器(52)感测地面信息。

10.根据权利要求3所述的仿生尺蠖的软体机器人，其特征在于：所述仿生尺蠖的软体机器人还包括第三传感器(53)，所述第三传感器(53)设于所述柔性躯体(1)靠近所述前端部(22)的一侧，所述第三传感器(53)感测所述仿生尺蠖的软体机器人行进方向上的障碍物。

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