[发明专利]一种高度集成的全向跳跃软体机器人

说明书

本发明公开了一种高度集成的全向软体跳跃机器人，其包括：上层模块，绝缘油液，环形弹性框架，下层模块，其中上层与下层模块均包括一组柔性电极和一层封膜，每层柔性电极组包括四块相同的柔性电极，分别印刷于上层封膜上表面与下层封膜下表面；上层封膜与下层封膜的侧边密封连接，形成闭合的圆饼形容纳空间，容纳空间中设有绝缘油液；其中，环形弹性框架密封固定于两层封膜之间。本发明提供一种仅由单驱动器构成的高度集成的全向软体跳跃机器人，通过四对电极的异步控制完成全向跳跃，其具有极简的身体结构与控制模式，且工作时无需预留转弯空间，能够在狭窄复杂环境中灵活地进行绕障与越障运动。

技术领域

本发明涉及软体机器人领域，特别涉及一种高度集成的全向跳跃软体机器人。

背景技术

软体机器人以其柔顺的材料与简单的结构，展示了生物般的灵活性、适应性以及抗撞击能力，并且生物灵活的运动与姿态为软体机器人提供了大量的设计灵感。跳跃作为一种快速且爆发力极强的动作，往往是自然界中许多生物扩大活动范围、克服障碍以及紧急避险的有效手段。软体跳跃机器人结合软体材料的强适应性，能够很好地克服地形复杂的非结构环境。然而，灵活的全向跳跃一直是目前陆地软体跳跃机器人的一项挑战。现有的全向软体机器人主要分为可直接在多个方向进行跳跃的多向软体跳跃机器人与能够通过转向实现全向跳跃的可转向软体跳跃机器人。国内外研究人员利用弹簧、化学驱动器以及气动驱动器设计了多种多向软体机器人，但他们不得不依赖额外的驱动部件或单元来实现，这不仅增加了机器人的尺寸和重量，还使控制策略和结构复杂化。此外，一些结构较为简单的软体跳跃机器人可以利用多个机器人组合实现转向，但这使得它们需要较长的时间与较大的转向空间来完成整个转向过程。总而言之，现有的多向软体跳跃机器人结构复杂，控制模式复杂，且往往具有较大的体积与重量；而可转向软体跳跃机器人需要预留转向空间来完成转向，大多只能活动于较为宽敞的道路，且无法即时完成前进方向的切换，难以适用于狭窄的非结构地形。

发明内容

本发明提供一种高度集成的全向跳跃软体机器人，其仅由一个极简的驱动器组成，可对驱动器中四对处于不同方向的电极进行异步控制，完成四个方向的跳跃运动，机器人体积小，且无需转弯空间，能够在狭窄空间灵活跳跃。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高度集成的全向跳跃软体机器人，包括：

上层模块，其包括上层柔性电极组和上层封膜，其中上层柔性电极组又包括上层第一柔性电极块、上层第二柔性电极块、上层第三柔性电极块、上层第四柔性电极块，所述四个柔性电极块间存在间隔且相互绝缘，分别均匀分布于上层封膜上表面的四个侧边；

下层模块，其包括下层柔性电极组和上层封膜，其中下层柔性电极组又包括下层第一柔性电极块、下层第二柔性电极块、下层第三柔性电极块、下层第四柔性电极块，所述四个柔性电极块间存在间隔且相互绝缘，分别均匀分布于下层封膜下表面的四个侧边，所述上层封膜与下层封膜的侧边密封连接，形成圆饼形闭合容纳空间，所述上下层对应序号柔性电极块在平面位置上外轮廓对齐；

绝缘油液，设置于所述闭合容纳空间中；

环形弹性框架，固定于所述上下两层封膜之间，与所述圆饼形闭合容纳空间外轮廓贴合连接。

进一步地，所述上层第一柔性电极块、所述上层第二柔性电极块、所述上层第三柔性电极块、所述上层第四柔性电极块、所述下层第一柔性电极块、所述下层第二柔性电极块、所述下层第三柔性电极块和所述下层第四柔性电极块均为石墨烯柔性电极。

进一步地，所述上层封膜、所述下层封膜均为BOPP热封膜。

进一步地，所述上层封膜下表面为热封层，所述下层封膜上表面为热封层，两层热封层侧边环形区域通过高温密封连接。

进一步地，所述环形弹性框架为PVC塑料薄片，且所述环形弹性框架在两层热封层之间，通过热塑密封于侧边环形区域中，保证环形弹性框架固定于密封区域中。