[发明专利]一种摩擦式移动软机器人及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种摩擦式移动软机器人及其驱动方法。随着人们越来越重视与非结构化环境的相互作用，机器人必须变得不那么僵硬和固定化。本发明一种摩擦式移动软机器人，包括端部致动器、中间致动器和气路部分。所述的端部致动器包括外壳体、端部座、弹簧、端部气囊、第一限位环和垫块。中间致动器设置在两个端部致动器之间。中间致动器包括中间气囊和第二限位环。所述的气路部分包括气源、换向阀、通断阀和溢流阀。本发明通过交替改变机器人前端致动器和末端致动器与地面的摩擦系数，以及控制气囊的充气量来控制运动模式，使其可以实现平面内的前进后退，转弯等运动。

技术领域

本发明属于软机器人技术领域，具体涉及一种摩擦式移动软机器人及其驱动方法。

背景技术

机器人的使用已经成为工业生产和生活中不可或缺的产品，传统意义上的机器人主要是以刚性结构为主，但是其刚性结构材料导致它无法适应复杂环境的变化，这也使得它自身存在一些体型庞大，安全性低等缺点。随着人们越来越重视与非结构化环境的相互作用，机器人必须变得不那么僵硬和固定化。软体机器人具有良好的柔性，能够通过自身形变适应外部环境，能够在空间狭小的环境中进行作业，在救援、探测方面表现出广阔的应用前景。同时，软体机器人具有良好的生物兼容性，不会对生物组织造成伤害，逐渐受到医疗工作者的关注。软体机器人是新兴的研究领域，相关研究仍处于起步阶段。因此，开展软体机器人理论与相关技术的研究对促进软体机器人技术的发展和应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦式移动软机器人及其驱动方法。

本发明一种摩擦式移动软机器人，包括端部致动器、中间致动器和气路部分。所述的端部致动器包括外壳体、端部座、弹簧、端部气囊、第一限位环和垫块。两个端部座并排设置在外壳体内，并与外壳体构成滑动副。两个端部座之间、两个端部座与外壳体的对应内侧壁之间均通过弹簧连接。

所述的端部气囊呈柱状。端部气囊上套置有依次间隔排列的多个第一限位环。端部气囊的顶端与端部座固定。端部气囊的底端与垫块固定。端部致动器共有两个。中间致动器设置在两个端部致动器之间。中间致动器包括中间气囊和第二限位环。中间气囊呈柱状。中间气囊上套置有依次间隔排列的多个第二限位环。中间气囊共有两个。两个中间气囊并排设置。两个中间气囊的一端与其中一个端部致动器内的两个端部座分别固定，另一端与另一个端部致动器内的两个端部座分别固定。

所述的气路部分包括气源、换向阀、通断阀和溢流阀。气源的出气口与溢流阀的进气口及四个换向阀的进气口连接。溢流阀的出气口与外界环境连接。四个换向阀的回气口与四个通断阀的进气口分别连接。通断阀的出气口与外界环境连通。第一个换向阀与其中一个端部致动器内的端部气囊连通；第二个换向阀、第三个换向阀与两个中间气囊分别连通；第四个换向阀与另一个端部致动器内的端部气囊连通。

进一步地，所述外壳体内壁的顶面固定有滑轨。两个端部座的顶面均固定有滑块。两个滑块均与滑轨构成滑动副。滑轨的轴线方向与两个端部座的排列方向平行。

进一步地，所述的垫块采用橡胶材料。

进一步地，本发明一种摩擦式移动软机器人还包括控制器。四个换向阀的控制输入接口与控制器的四个第一控制输出接口分别通过继电器连接。四个通断阀与控制器的四个第二控制输出接口分别通过继电器连接。

进一步地，所述的气源、换向阀、通断阀、溢流阀均固定在其中一个端部致动器的外壳体上。

进一步地，所述的气源、换向阀、通断阀、溢流阀及控制器均设置在独立的控制盒内。

进一步地，所述的换向阀采用型号为3V210-08的两位三通电磁换向阀。通断阀采用型号为2P025-06-08的两位两通电磁阀。

该摩擦式移动软机器人的驱动方法包括直线驱动方法和转向驱动方法。

直线驱动方法具体如下：