[发明专利]一种具有扭转开合运动形式的仿生青蛙软体脚蹼

说明书

一种具有扭转开合运动形式的仿生青蛙软体脚蹼，它涉及一种流体驱动式软体机器人，本发明为解决现有的硬质青蛙脚蹼柔顺性差、后肢带动脚蹼收回过程产生阻力较大、结构复杂、密封性差的问题。本发明包括开合运动单元、扭转运动单元和两个通气管，开合运动单元与扭转运动单元上、下设置，扭转运动单元中的下基体的内部设有气动通道，开合运动单元中的开合弹性基体的下端设有鱼骨状气动腔，开合运动单元中的板状应变限制层上的定位凸台与扭转运动单元上的横向定位槽配合安装，扭转运动单元的上端面与板状应变限制层粘合，鱼骨状气动腔的一端封闭，鱼骨状气动腔的另一端与一个通气管连接，另一个通气管与软管通孔连接。本发明用于软体机器人上。

技术领域

本发明涉及一种流体驱动式软体机器人，具体涉及一种具有扭转开合运动形式的仿生青蛙软体脚蹼。

背景技术

随着仿生机器人技术、材料技术、制造技术的迅速发展，作为新兴的研究领域，软体机器人倍受全世界研究人员的关注。与传统的硬质机器人相比，软体机器人因其基体材料的柔顺性和依从性，表现出较强的环境适应能力，并且结构简单、制造方便，人机交互安全性好，在救援、勘探、医护等领域有广阔的应用前景。

目前，仿生青蛙脚蹼的设计以刚性材料为主，这种设计承载能力强，但柔韧性较差，踝部承载负担较重，后肢带动脚蹼收回过程产生阻力较大，极大的降低了仿生青蛙游动机器人的游动效率。并且该种脚蹼结构复杂、密封性较差。

发明内容

本发明为解决现有的硬质青蛙脚蹼柔顺性差、后肢带动脚蹼收回过程产生阻力较大、结构复杂、安装困难、密封性差的问题，而提出一种具有扭转开合运动形式的仿生青蛙软体脚蹼。

本发明的一种具有扭转开合运动形式的仿生青蛙软体脚蹼，其组成包括开合运动单元、扭转运动单元和两个通气管；

扭转运动单元包括扭转弹性基体和螺旋形应变限制层，扭转弹性基体由上基体和下基体一体制成，下基体为圆柱形，下基体的内部设有气动通道，下基体的下部设有与气动通道相通的软管通孔，下基体的外表面设有螺旋槽，上基体为倒梯形结构，上基体的上端面设有两个横向定位槽，螺旋形应变限制层设置在螺旋槽中；

开合运动单元包括开合弹性基体、板状应变限制层、四个薄层弹性蹼和五个硬质脚趾，所述开合弹性基体为长方体，五个硬质脚趾沿开合弹性基体的上端面长度方向均布设置，每相邻两个硬质脚趾之间设置一个薄层弹性蹼，五个硬质脚趾均嵌入在开合弹性基体中，每个薄层弹性蹼同时与硬质脚趾和开合弹性基体连接，所述开合弹性基体的下端设有鱼骨状气动腔，鱼骨状气动腔由一个主气路和四个辅气动通道组成，从俯视看：一个主气路沿纵向设置，四个辅气动通道平行设置且均与主气路垂直设置，四个辅气动通道均与主气路相通；每相邻两个硬质脚趾之间对应一个辅气动通道，板状应变限制层设置在开合弹性基体的下端面，且开合弹性基体与板状应变限制层粘合，板状应变限制层的下端面设有与两个横向定位槽相配合的定位凸台；

开合运动单元与扭转运动单元上、下设置，板状应变限制层上的定位凸台与扭转运动单元上的横向定位槽配合安装，扭转运动单元的上端面与板状应变限制层粘合，鱼骨状气动腔的一端封闭，鱼骨状气动腔的另一端与一个通气管连接，另一个通气管与软管通孔连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明通过螺旋形应变限制层和扭转弹性基体之间的应变差实现扭转运动，通过板状应变限制层和开合弹性基体之间的应变差实现开合运动，通过上述两种运动形式的复合，在保障推动效率的同时，可以减小游动时后肢带动脚蹼收回过程中产生的阻力。

二、本发明采用集成的设计方法，在柔软的开合弹性基体中嵌入硬质脚趾，兼顾弹性材料的柔韧性和刚性材料的承载能力，减轻踝部承载负担，增强软体脚蹼在实际环境中的应用价值。

三、本发明体积小、重量轻、密封性好、加工方便、成本低。

附图说明