[发明专利]一种柔性气动式机器人

说明书

本发明公开了一种柔性气动式机器人，包括致动气腔、连接气腔、用于移动的支撑部、设置在所述支撑部底部的用于向不同方向提供不同摩擦力的防滑装置；所述致动气腔一端为开口，另一端为封口，所述致动气腔为不对称波形，靠近致动气腔开口端的是一段上拱形气腔，靠近致动气腔封口端的是一段下拱形气腔；所述连接气腔连接所述致动气腔开口端；所述支撑部包括与所述致动气腔封口端连接用于带动转向及移动的第一支撑部、设置在所述连接气腔下方的第二支撑部，以及设置在所述致动气腔第一段下拱形下方的第三支撑部。本发明结构简单，通过不对称的波动的气腔结构及独特的支撑部结构，只需周期性地对本发明中的致动气腔进行充气、放气操作，即可实现机器人的行走、转弯。

技术领域

本发明涉及柔性机器人领域，具体是一种柔性气动式机器人。

背景技术

传统的刚性机器人虽已广泛应用于工业、医学、建筑业等领域，但仍存在电机驱动惯性大、运动笨重以及难以控制等一些无法克服的技术难题。近年来，软体机器人因其多自由度、连续变形能力强、轻便易控制和优异的环境共融性而成为研究的热点话题，在人机交互、医疗服务、救灾救援、勘探勘测等领域展现出巨大的应用潜力。

柔性机器人的驱动方式有电致动、热致动、气致动等多种方式。其中，气动机器人通过施加气压变化使机器发生形变，进而实现机器人的运动。相比于其他方式驱动的全柔性机械手，气动驱动的全柔性机械手变形更大、响应更快、运动更加灵活，适用于更广泛的场景。虽然已有的软体机器人能够在各类中完成基本的运动行为，但其大多结构复杂、不易制作。因此，软体机器人结构简易性和操作简易性急需被改善，以提高软体机器人的实际应用能力，拓宽其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性气动式机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柔性气动式机器人，包括：

致动气腔、连接气腔、用于移动的支撑部、设置在所述支撑部底部的用于向不同方向提供不同摩擦力的防滑装置；所述致动气腔一端为开口，另一端为封口，所述致动气腔为不对称波形，靠近致动气腔开口端的是一段上拱形气腔，靠近致动气腔封口端的是一段下拱形气腔；所述连接气腔连接所述致动气腔开口端；所述支撑部包括与所述致动气腔封口端连接用于带动转向及移动的第一支撑部、设置在所述连接气腔下方的第二支撑部，以及设置在所述致动气腔第一段下拱形下方的第三支撑部。

作为本发明进一步的方案：所述致动气腔的开口端在位置上等效位于初相位为零的正弦曲线的起始点到四分之一周期之间的任意位置；所述致动气腔的封口端在位置上等效位于初相位为零的正弦曲线的八分之七周期处到一个周期之间的任意位置。

作为本发明进一步的方案：所述致动气腔为管状结构，任意两个垂直于致动气腔中心线的纵剖面均为等大的圆形。

作为本发明进一步的方案：所述连接气腔为管状贯通结构，其呈水平状与所述致动气腔连接，所述连接气腔一端与所述致动气腔圆滑密闭连接，另一端连接充气装置，所述连接气腔与所述致动气腔直径形状相同。

作为本发明进一步的方案：所述第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部与地面接触的底端处于同一水平面，所述第二支撑部、第三支撑部为竖直实心柱状。

作为本发明进一步的方案：所述第一支撑部为Y型结构，Y型结构的分叉部与地面接触，Y型结构的尾部与所述致动气腔封口端圆滑连接，所述第一支撑部Y型结构的每个分叉部内部均设置有两个与分叉部内壁相连接的波纹管气腔，所述波纹管气腔为波纹管状结构，所述波纹管气腔一端开口一端封口，所述波纹管气腔的封口端靠近Y型结构尾部，所述波纹管气腔的开口端与充气装置密闭连接。

作为本发明进一步的方案：所述防滑装置为若干个非对称凸起结构，所述第二支撑部的非对称凸起结构的朝向为与前进方向相反的方向，所述第一支撑部的Y型结构的分叉端底部的非对称凸起结构的倾斜朝向与分叉端的朝向相同。