[发明专利]基于正负泊松比结构变形驱动的软体爬行机器人

权利要求书

1.一种基于正负泊松比结构变形驱动的软体爬行机器人，其特征在于，包括：通过可伸缩软体管连接的三维正泊松比结构和三维负泊松比结构、为可伸缩软体管充气的气动装置，可伸缩软体管在气动装置充气和放气带动下进行延伸和收缩，进而实现对三维正泊松比结构和三维负泊松比结构的压缩和拉伸，并基于三维正泊松比结构特性和三维负泊松比结构特性导致两结构触地摩擦系数不同，进而实现前后运动。

2.根据权利要求1所述的基于正负泊松比结构变形驱动的软体爬行机器人，其特征在于，所述三维正泊松比结构底部和所述三维负泊松比结构底部设有第一触地触角和第二触角，第一触地触角在三维正泊松比结构被压缩时触地伸开以增大摩擦系数，在被拉伸时触地回收以减小摩擦系数；第二触角在三维负泊松比结构被压缩时触地回收以减小摩擦系数，在被拉伸时触地伸开以增大摩擦系数。

3.根据权利要求1所述的基于正负泊松比结构变形驱动的软体爬行机器人，其特征在于，还包括两个固定框架，固定框架两端设有卡槽，三维正泊松比结构和三维负泊松比结构的两侧分别连接有固定板，三维正泊松比结构和三维负泊松比结构分别通过两侧固定板嵌入固定框架的两个卡槽内，实现与固定框架的连接。

4.根据权利要求1所述的基于正负泊松比结构变形驱动的软体爬行机器人，其特征在于，所述气动装置带有一导管，所述导管穿过三维正泊松比结构或三维负泊松比结构通入到可伸缩软体管，保证气流方向与可伸缩软体管的伸缩方向一致。

5.根据权利要求1所述的基于正负泊松比结构变形驱动的软体爬行机器人，其特征在于，所述可伸缩软体管为可伸缩软体波纹管，厚度为2-5mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于正负泊松比结构变形驱动的软体爬行机器人，其特征在于，所述三维正泊松比结构的构建方式包括：基于凸六边形的拓扑形式，以元模型作为凸六边形的边，构造平面形式的正泊松比阵列结构，并对正泊松比阵列结构进行旋转，得到三维正泊松比结构。

7.根据权利要求1所述的基于正负泊松比结构变形驱动的软体爬行机器人，其特征在于，所述三维负泊松比结构的构建方式包括：

在一个元模型正交拼接形成的结构单元，结构单元阵列并拼接形成代表性体积单元中，根据元模型的控制点被拼接的状态，将控制点分为中心控制点、内部控制点和外部控制点，其中，将每个结构单元的正交拼接点作为中心控制点，将结构单元之间的拼接点作为内部控制点，将元模型上不被拼接的点作为外部控制点；

依据三维屈曲变形控制方程和输入的旋转参数以及已知的L，求解得到s_l和s_h，然后以代表性体积单元的中心位置为原点，则根据s_l和s_h确定代表性体积单元的内部控制点坐标和外部控制点坐标，结合所有中心控制点形成的正方体的边长满足s_l+s_h，确定中心控制点坐标；

依据控制点坐标生成代表性体积单元中，对代表性体积单元阵列生成三维负泊松比结构。