[发明专利]一种模块化柔性爬行机器人

说明书

本发明公开了一种模块化柔性爬行机器人。本发明包括支撑模块、伸缩模块、连接模块和硅胶管，三个连接模块的下底面分别和三个支撑模块的旋转单元上底面固定形成三组基本单元，相邻两个基本单元的连接模块之间连接有一个伸缩模块，每个旋转单元包括上底面、下底面和侧边曲面，侧边曲面密封包围连接在上底面、下底面之间，硅胶管插装连接于上底面设有的孔，连接气源后，气源对气室抽真空后，使得旋转单元边旋转边降低高度，气源对气室充气变成大气压后，使得旋转单元边旋转边增加高度，旋转单元恢复为原来的常态形状。本发明全部采用柔性材料制作爬行机器人，运动灵活，能实现前进、后退、转向等功能，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及柔性机器人领域，具体涉及了一种模块化柔性爬行机器人。

背景技术

传统的爬行机器人采用硬材料制作，从高处掉落或者被重物压过之后，机器人的某些零件会损坏，不能继续工作。硬材料制作的机器人与人碰撞后会对人造成伤害，而软体机器人由于自身固有的柔顺性，与人接触后发生变形，不会对人造成伤害。

针对以上情况，有必要研究一种新型的软体机器人来解决这些问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种模块化的柔性爬行机器人，采用旋转单元制作模块化的柔性爬行机器人，并为其设计新的运动方式，用于复杂的环境中作业。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明包括三个支撑模块、两个伸缩模块、三个连接模块和七根硅胶管，支撑模块为一个顺时针旋转单元或逆时针旋转单元，伸缩模块由一个顺时针旋转单元和一个逆时针旋转单元以下底面相对接组成；三个连接模块的下底面分别和三个支撑模块的旋转单元上底面固定形成三组基本单元，三组基本单元依次沿直线排布，相邻两个基本单元的连接模块之间连接有一个伸缩模块，伸缩模块两端的两个旋转单元的上底面分别固定连接到连接模块侧面。

每个旋转单元包括上底面、下底面和侧边曲面，上底面尺寸小于下底面尺寸，侧边曲面密封包围连接在上底面、下底面周围之间，使得整个旋转单元形成密封气室，且使得旋转单元形成近似上小下大的台体，上底面中间设有一个孔，硅胶管插装连接于孔，硅胶管经连接模块穿出连接到外部气源，顺时针旋转单元的侧边曲面沿顺时针方向扭转，逆时针旋转单元的侧边曲面沿逆时针方向扭转；硅胶管连接气源，气源对气室抽真空后，侧边曲面正向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变近，即使得旋转单元边旋转边降低高度，气源对气室充气变成大气压后，侧边曲面反向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变远，即使得旋转单元边旋转边增加高度，旋转单元恢复为原来的常态形状。

本发明的整个爬行机器人全部采用柔性材料制作，运动灵活，能实现前进、后退、转向等功能。

所述伸缩模块中，顺时针旋转单元和逆时针旋转单元的下底面用硅胶粘接剂粘在一起，上底面分别与两个连接模块带孔的侧面连接。顺时针旋转单元和逆时针旋转单元经硅胶管连接气源，通过气源对顺时针旋转单元和逆时针旋转单元同时进行相同控制，控制顺时针旋转单元和逆时针旋转单元的密封气室同时进行充气或者抽气，使得顺时针旋转单元和逆时针旋转单元的下底面运动同步，两个侧边曲面旋向相反，抵消了旋转单元的旋转，使得两个上底面之间没有相对转动，整个伸缩模块不旋转仅伸缩运动。

所述的三个支撑模块可以均为顺时针旋转单元或者均为逆时针旋转单元，或者是顺时针旋转单元和逆时针旋转单元的混合。

所述的上底面、下底面和侧边曲面均用硅胶材料浇铸。

位于两侧的所述支撑模块的旋转单元的下底面为光滑面，位于中间的支撑模块的旋转单元的下底面为不光滑面。

每个所述的旋转单元的硅胶管均经各自所连接的连接模块穿出连接到外部气源，硅胶管均从连接模块顶面穿出。