[发明专利]一种变刚度软体机器人系统

说明书

本发明公开了一种变刚度软体机器人系统，包括软体机器人和真空抽气装置和粒子输送装置，其中，所述软体机器人具有由弹性变形腔壁围成的容腔，所述弹性变形腔壁上设有抽真空通道和输送通道；所述真空抽气装置与抽真空通道连接，用于将容腔内部空气抽出实现容腔内部真空或负压；所述粒子输送装置与输送通道连接，向容腔内输送软体机器人的致变形介质。本发明的软体机器人系统保留了软体机器人易实现复杂运动，环境适应能力强的特点，同时还可以增强机器人在静止状态下刚度，大大增强了机器人的承载能力，增强了软体机器人的实用性，扩了软体机器人的应用范围。

技术领域

本发明属于软体机器人技术，具体涉及一种变刚度软体机器人系统。

背景技术

传统机器人为了获得较高的精度和刚度，通常采用弹性模量较大的材料制造,并通过若干运动副联结而成。软体机器人是指采用弹性模量较小的材料制成的机器人，如橡胶、树脂等。软体机器人与刚体机器人相比，具有无穷多自由度，运动形式更加多样化，同时由于弹性模量小，能够根据环境改性形状，适应性很强，尤其是在与人接触的场合，软体机器人具备内禀的安全性，具有很广阔的应用前景。

软体机器人根据动作机理不同，可分为流体驱动、形状记忆合金驱动、介电高弹体驱动和场驱动软体机器人等，其中采用压缩空气或高压液体驱动的软体机器人由于结构简单，控制方便，应用最为广泛。

流体驱动软体机器人一般由一种或多种高弹体材料制成，内部设有流体腔室，当压缩空气或高压液体流入腔室时，由于腔室在软体机器人中的不对称布置或者不同材料属性导致的刚度不对称分布，软体机器人可实现伸长、弯曲、螺旋等多种运动形式。当高压流体介质去除后，软体机器人由于弹性可恢复到自然状态。合理设计软体机器人的结构，并选用恰当的材料，可使软体机器人主动实现丰富多样的变形状态。

然而由于软体机器人材料的低刚度，现有的软体机器人承载能力很弱，实用性不强。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有软体机器人由于材料刚度不够，导致的承载能力低的缺陷，提供一种具备主动变形能力，并且能够改变其刚度的变刚度软体机器人系统。机器人在变形时具备较小的刚度，保留软体机器人环境适应能力强的优点，同时，当机器人需要静止承载时，机器人又具备较大的刚度。

本发明采用如下技术方案实现：

一种变刚度软体机器人系统，包括软体机器人1和真空抽气装置2和粒子输送装置3，其中，

所述软体机器人1具有由弹性变形腔壁101围成的容腔102，所述弹性变形腔壁101上设有抽真空通道104和输送通道105；

所述真空抽气装置2与抽真空通道104连接，用于将容腔102内部空气抽出实现容腔102内部真空或负压；

所述粒子输送装置3与输送通道105连接，向容腔102内输送软体机器人的致变形介质。

进一步的，所述致变形介质为具有稳定结构形态的固态粒子，所述抽真空通道104内设有防止致变形介质通过的粒子滤网103。

优选的，所述固态粒子为直径在0.1mm-1.5mm之间的微球颗粒。

进一步的，所述真空抽气装置2包括气管201、换向阀203和真空泵204，所述气管201一端与抽真空通道104连通，另一端通过换向阀203与真空泵204 连接。

优选的，所述换向阀203为U型中位机能的三位四通电磁换向阀。

进一步的，所述致变形介质内混合有润滑液，所述气管201上还设有润滑液收集器202。

进一步的，所述粒子输送装置3包括粒子管道301、活塞套302、柱塞组件 303和粒子推送动力单元304；