[发明专利]一种多模块柔性水蛇机器人

说明书

本发明涉及柔性移动机器人机构，具体地说是一种多模块柔性水蛇机器人，包括柔性躯干、柔性关节及柔性摆蛇尾，柔性躯干及柔性关节均为多个，相邻两柔性躯干之间通过柔性关节连接，位于最后的柔性躯干与柔性摆动蛇尾相连；柔性躯干为介电弹性体，包括丁腈橡胶及弹簧，丁腈橡胶的两端分别通过柔性关节与相邻柔性躯干连接，弹簧容置于丁腈橡胶内；丁腈橡胶通电产生弯曲变形，断电后的丁腈橡胶通过弹簧恢复原状，各柔性躯干通电弯曲变形产生的摆动最终传递至柔性摆动蛇尾而拍击水，通过水的反作用力推动柔性水蛇机器人在水下游动。本发明具有模块化、可重构、模块集成度高、高柔性等特点，可根据实际环境进行柔性变形。

技术领域

本发明涉及柔性移动机器人机构，具体地说是一种多模块柔性水蛇机器人。

背景技术

目前，柔性机器人的作业环境越来越复杂，其工作环境既可能是结构化环境，也有可能是自然状态下复杂、未知多变的非结构环境，甚至是水下极限环境。柔性机器人作业于水下环境时，面临着复杂的地形和水流环境，机器人平台的运动能力和环境适应能力十分关键。

发明内容

为了适应柔性机器人极端工作环境，本发明的目的在于提供一种多模块柔性水蛇机器人。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括柔性躯干、柔性关节及柔性摆蛇尾，其中柔性躯干及柔性关节均为多个，相邻两所述柔性躯干之间通过柔性关节连接，位于最后的柔性躯干与所述柔性摆动蛇尾相连；所述柔性躯干为介电弹性体，包括丁腈橡胶及弹簧，该丁腈橡胶的两端分别通过所述柔性关节与相邻柔性躯干连接，所述弹簧容置于丁腈橡胶内；所述丁腈橡胶通电产生弯曲变形，断电后的丁腈橡胶通过所述弹簧恢复原状，各所述柔性躯干通电弯曲变形产生的摆动最终传递至所述柔性摆动蛇尾而拍击水，通过水的反作用力推动柔性水蛇机器人在水下游动。

其中：所述柔性关节包括橡胶波纹管、万向节及法兰，该万向节容置于所述橡胶波纹管内，所述万向节的两端分别与安装于橡胶波纹管两端的法兰相连，该万向节两端的法兰分别与相邻两所述柔性躯干连接。

每个所述柔性躯干均独立通电或断电，每个所述柔性躯干既充当柔性水蛇机器人的机体，又是所述柔性水蛇机器人的动力源。

各所述柔性躯干结构相同，可互换；各所述柔性关节结构相同，可互换。

所述弹簧与丁腈橡胶的内壁抵接。

所述柔性躯干为七个，分别为柔性躯干A、柔性躯干B、柔性躯干C、柔性躯干D、柔性躯干E、柔性躯干F及柔性躯干G；所述柔性关节为六个，分别为柔性关节A、柔性关节B、柔性关节C、柔性关节D、柔性关节E及柔性关节F；所述柔性躯干A通过柔性关节A与柔性躯干B的一端相连，柔性躯干B的另一端通过柔性关节B与柔性躯干C的一端相连，柔性躯干C的另一端通过柔性关节C与柔性躯干D的一端相连，柔性躯干D的另一端通过柔性关节D与柔性躯干E的一端相连，柔性躯干E的另一端通过柔性关节E与柔性躯干F的一端相连，柔性躯干F的另一端通过柔性关节F与柔性躯干G的一端相连，该柔性躯干G的另一端连接所述柔性摆动蛇尾。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明具有模块化、可重构、扩展性强等特点，高度冗余的自由度使得柔性水蛇机器人的容错性更高，即使某个模块发生故障，柔性水蛇机器人整体性能依然不会受到影响，可以正常运作。

2.本发明采用介电弹性体作为驱动，大大减小了柔性水蛇机器人的体积和重量，增强了柔性水蛇机器人的运动性能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明柔性躯干的结构示意图；

图3为本发明柔性关节的结构示意图；