[实用新型]一种气动仿生软体爬行机器人

说明书

本实用新型公开了一种气动仿生软体爬行机器人，其由拉伸致动器和中段连接器粘结固定而成，拉伸致动器下部对称分布有楔形足，楔形足上粘结有仿生脚垫。拉伸致动器本体内部包括相互独立封闭的三路气道，分为靠近上部的上气道，以及下部的左气道与右气道，每一气道都包含若干相互间隔的主气室与次气室，互相连通。本实用新型仿生软体机器人，一方面通过内部气室的结构设计，利用气压调节实现各种运动；另一方面在材料表面构筑具有方向性倾角的刚毛，减小前进方向摩擦，增大反方向抓地力，提高适用性。本实用新型机器人有效解决了传统软体爬行机器人爬行阻力大，易滑脱，制作复杂，灵活性较差的问题。

技术领域

本实用新型涉及软体机器人的技术领域，更确切的说是一种能实现多重运动的新型仿生爬行软体机器人，并通过仿生脚垫的方向性刚毛解决爬行过程中抓地力不足，与接触面易滑脱等问题。

背景技术

目前，以刚性结构为主的传统机器人在工业、农业和医疗等各领域得到了广泛的应用与发展，但仍然存在结构复杂、灵活度有限、适应性较差等问题。近年来随着仿生技术与智能材料的不断发展，软体机器人作为一个新的研究方向吸引了各国研究者的目光。由于软体机器人本体采用软材料或柔性材料加工而成，因而能在极大范围内改变自身的形状与尺寸，适应不同的外加载荷与环境阻碍；通过挤压、收缩等方式穿过狭窄的缝隙与孔洞，适应各种崎岖、不规则的复杂环境，具有运动灵活多变的特点，因此，在工业、军事、医疗、救援等领域有着巨大的应用与发展前景。

发明内容

本专利申请通过对蠕虫运动以及瓶子草内壁的倒刺表面的仿生研究，设计提出一种新型的仿生软体机器人，一方面通过内部气室的结构设计，利用气压调节实现各种运动；另一方面在材料表面构筑具有方向性倾角的刚毛，减小前进方向摩擦，增大反方向抓地力，提高适用性。本实用新型设计的一种新型爬行软体机器人，能够有效解决传统软体爬行机器人爬行阻力大，易滑脱，制作复杂，灵活性较差的问题。

本实用新型设计的气动仿生软体机器人主要分为前拉伸致动器(1)、中段连接器(2)和后拉伸致动器(3)，中段连接器(2)粘结在前拉伸致动器(1)和后拉伸致动器(3)之间；前拉伸致动器(1)与后拉伸致动器(3)的结构相同。气动仿生软体机器人的前后两段主要的功能组件为拉伸致动器，允许独立控制软体机器人前后段屈曲。拉伸致动器本体内部包括相互独立封闭的三路气道，分为靠近上部的上气道，以及下部的左气道与右气道，每一气道都包含若干相互间隔的主气室与次气室，互相连通。拉伸致动器下部对称分布有楔形足，楔形足上粘结有仿生脚垫。

更详细地说，前拉伸致动器(1)本体内部包括相互独立封闭的三路气道，分为靠近上部的第一气道(11)，以及下部的第二气道(12)与第三气道(13)；中段连接器(2)的本体上设有第四气道(21)、第五气道(22)和第六气道(23)；后拉伸致动器(3)本体的内部设有相互独立的三路气道，按顺时针依次为第七气道(31)、第八气道(32)和第九气道(33)；每一气道都包含若干相互间隔的主气室与次气室，互相连通。前段致动器(1)内的第一气道、第二气道、第三气道分别与中段连接器(2)的第四气道、第五气道、第六气道、以及后拉伸致动器(3)的第七气道、第八气道、第九气道一一对应。

中段连接器(2)上方设有连接外部管路与气泵以控制前后拉伸致动器的气道气压的导气连接头(7)，实现多方向运动。

软体机器人底部为楔形足，在楔形足底面粘结固定有仿生脚垫(4)，仿生脚垫(4)上构筑有方向性倾角的仿生刚毛，减小机器人与爬行表面在前行方向上的摩擦力，增大反向抓地力，提高机器人的通过适用性，其中足的形状还可根据需要设计为圆柱状，圆台状、长方体等形状。