[发明专利]一种基于SMA弹簧驱动的仿毛虫软体机器人

说明书

本发明公开了一种基于SMA弹簧驱动的仿毛虫软体机器人，由三个驱动模块和四个吸附模块组成；所述的驱动模块由四个SMA弹簧、两个固定板和一个外壳组成；四个SMA弹簧采用并联的方式均匀分布在外壳内；当SMA弹簧通电收缩时，驱动模块会发生相应变形，断电后可回复原状；所述的吸附模块由一个单元体和两个吸附单元组成，两个吸附单元对称分布在单元体上；所述的吸附单元由一个SMA弹簧、一个柱塞、一个隔板和一个吸盘组成；通过驱动SMA弹簧可使吸盘吸附在运动表面，并可在断电后使吸盘脱离运动表面；三个驱动模块按从左到右的顺序分别布置在每两个吸附模块之间；通过协调控制驱动模块和吸附模块可实现仿毛虫运动。

技术领域

本发明涉及一种基于SMA弹簧驱动的仿毛虫软体机器人，具体涉及一种可以通过驱动SMA弹簧实现模仿毛虫运动的软体机器人，属于软体机器人领域。

背景技术

经过多年发展，机器人在各个领域被广泛应用，但现行机器人大多是由金属等构成的刚体机器人。刚体机器人虽具有很高的运动精度，但在以下方面仍然存在不足：在复杂地形缺乏稳定性、灵活性和环境适应性；在狭窄空间内的通过能力受限；控制上也较复杂。而若借鉴仿生学的一些结构与理论，运用软体结构，则可以避免刚体机器人的以上不足。

目前，软体机器人还在探索阶段，但其应用前景广泛。例如：在各种地震海啸等灾难中进行复杂地形的探索及搜救；在医疗手术中任意改变形状以方便医生的手术；在反恐及战争中对狭窄复杂地形进行情报收集等等。

另外，本软体机器人从仿生的角度出发，采用吸盘来代替普通软体机器人的足部；采用驱动模块来模仿毛虫的身体；将吸附模块和驱动模块相结合，设计了一种新型的软体机器人，通过协调控制驱动模块和吸附模块可使机器人产生转弯、爬坡、前进、后退，并可通过相应控制方式实现模仿毛虫运动。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于SMA弹簧驱动的仿毛虫软体机器人，通过吸盘代替普通软体机器人的足部，提高了软体机器人的可靠性。

本发明具体技术实施方案如下：

一种基于SMA弹簧驱动的仿毛虫软体机器人，由四个吸附模块1和三个驱动模块2组成；三个驱动模块2按从左到右的顺序分别布置在每两个吸附模块1之间；所述的驱动模块2由四个SMA弹簧一12、两个固定板3和一个外壳4组成，固定板3与外壳4粘接固定；四个SMA弹簧一12采用并联的方式均匀分布在外壳4内，并且两端分别固定在固定板3上，固定板3上设有孔，便于工作过程中SMA弹簧一12的散热；同时给驱动模块2的四个SMA弹簧一12通电，驱动模块2会发生收缩变形，当断电时，由于外壳4的回弹力使其恢复原状；当给驱动模块2左侧、右侧、上侧或下侧的两个SMA弹簧一12通电时，驱动模块2会发生向左、向右、向上或向下弯曲，并在断电后恢复原状；所述的吸附模块1由一个单元体11和两个吸附单元组成，两个吸附单元对称布置在单元体11内；所述的吸附单元由一个SMA弹簧二5、一个柱塞7、一个隔板8和一个吸盘9组成；所述的单元体11内设有两个对称分布的通道6和一对矩形孔13；所述的通道6用于布置SMA弹簧二5，SMA弹簧二5的一端固定在通道6顶部，另一端固定在柱塞7顶部；隔板8中心与柱塞7固定，外沿与通道6内壁固定；吸盘9位于单元体11底部，并设有吸附腔10，吸附腔10与通道6被隔板8隔离；当SMA弹簧二5通电收缩时，带动柱塞7向上移动，同时拉动隔板8，使隔板8由下凹状变为上凸状，使吸附腔10体积增大产生负压，从而吸盘吸附在运动表面14上，当SMA弹簧二5断电后，由于隔板8的回弹力和吸附腔10的负压力，使柱塞7恢复至原来位置，吸附腔10负压消失使吸盘9与运动表面14脱离。通过协调控制驱动模块2和吸附模块1软体机器人可以实现前进、后退、转弯、爬坡等运动；在特定的控制方式下软体机器人可以模仿毛虫运动。

所述的固定板3用于连接固定SMA弹簧一12，中心设有孔，用于工作过程中SMA弹簧一12的扇热。

所述的一种基于SMA弹簧的仿毛虫软体机器人，除驱动SMA弹簧一12与SMA弹簧二5采用镍钛合金丝制造外，其它零部件均由硅胶制造，易变形，且有较好的弹性。