[发明专利]一种球型可变形软体机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种球型可变形软体机器人。

背景技术

随着科学技术的不断发展，机器人已广泛应用于社会的各个领域，如工业、医疗、农业、军事和救灾等。传统的机器人驱动方式，如轮式、腿式以及摆动游走等刚性驱动机构，在某些应用场合下显示出特有的优点，但在管道检修、医疗诊治、废墟搜救以及军事侦察等非结构化环境应用场合下，由于作业环境狭窄、多变并且存在各种未知障碍，因此机器人的自主移动和越障实现相对困难，可能无法到达作业地点。从自然界无脊椎动物（如海参、乌贼等）能将刚性和柔性机能进行完美融合获得启发，设计基于无脊椎动物特性的软体机器人成为有望突破仿生机器人研究瓶颈的新方法。软体机器人主要由弹性基础材料构成，依靠空间上的连续变形进行运动，理论上具有无限多运动自由度，其末端执行器能到达三维作业空间任意位置点，由于内部不含刚性结构，因此在穿越障碍物时，能最大限度地降低冲击载荷和屈服抗力，减少本体损伤。软体机器人能够通过自身形状变化来适应狭窄、多变的作业环境，这使得它们成为在管道检测、人体医疗诊治、废墟搜救等非结构化应用场合中的理想选择。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种能够连续变形，方便在非结构化场合应用，且行进和转向灵活的可变性软体机器人。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种球型可变形软体机器人，包括球型壳体，所述球型壳体包括相互拼接的多个六边形球面拼接件和多个五边形球面拼接件，每个所述五边形球面拼接件与五个六边形球面拼接件形成五个拼接边，所述五边形球面拼接件与六边形球面拼接件的内侧跨接有驱动管，所述六边形球面拼接件和五边形球面拼接件均包括软质外壁和设于软质外壁内的不可压缩流体。

所述驱动管内设有磁流变液、用于促使磁流变液发生“固-液形态转换”的微电磁装置以及用于收发指令信息及控制微电磁装置工作的控制器。

所述驱动管垂直于拼接边。

所述驱动管与拼接边的中点重合。

所述驱动管两端分别延伸至五边形球面拼接件和六边形球面拼接件的球面中心处。

所述球型壳体外表面设有一体成型的弹性壳体。

所述弹性壳体外侧壁上设有负载装置。

（三）有益效果

本发明相比较于现有技术，具有如下有益效果：

（1）本发明利用多单元驱动管在电磁场作用下的有序地进行“固-液态形态转换”，来模拟骨骼产生变体运动的机理，实现驱动机器人自主移动和柔性越障的目的；本发明依靠弹性材料空间上的连续变形进行运动，因此能到达三维作业空间任意位置点。

（2）本发明采用磁致流变体的非接触式驱动方式实现机器人的驱动，无需专门的驱动装置，有利于减小机器人本体的外形设计尺寸，尽可能小巧灵活。

（3）可轻松实现快速行进以及灵活转弯、越障等动作，动作执行效率高，驱动更加直接有效，具有高运动精度的特性。

附图说明

图1为本发明的球型可变形软体机器人的半剖结构示意图。

图2为本发明的球型可变形软体机器人的球型壳体的半剖结构示意图。

图3为本发明的球型可变性软体机器人的五边形球面拼接件与六边形球面拼接件的连接结构示意图。

图4为本发明的球型可变形软体机器人的流体细胞的结构示意图。

图5为本发明的球型可变形软体机器人的驱动管的结构示意图。

图6为本发明的球型可变形软体机器人的某一截面的运动状态示意图一。

图7为本发明的球型可变形软体机器人的某一截面的运动状态示意图二。

图8为本发明的球型可变形软体机器人的驱动单元的运动状态示意图三。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图8所示的，一种球型可变形软体机器人，包括球型壳体，所述球型壳体包括相互拼接的多个六边形球面拼接件1和多个五边形球面拼接件2，每个所述五边形球面拼接件2与五个六边形球面拼接件1形成五个拼接边3，所述五边形球面拼接件2与六边形球面拼接件1的内侧跨接有驱动管4，所述六边形球面拼接件1和五边形球面拼接件2均包括软质外壁5和设于软质外壁内的不可压缩流体6。所述驱动管4内设有磁流变液7、用于促使磁流变液7发生“固-液形态转换”的微电磁装置8以及用于收发指令信息及控制微电磁装置工作的控制器9。