[发明专利]仿尺蠖软体机器人

说明书

本发明涉及仿生学技术领域，具体地说，是一种仿尺蠖软体机器人，该仿尺蠖软体机器人可通过气动与形状记忆合金共同驱动，包括头部部件、躯干部件、尾部部件，头部部件与尾部部件设置在躯干部件的两端，躯干部件包括躯干本体和设置在躯干本体两端的头部安装模块和尾部安装模块，躯干本体为长条形规则形状，躯干本体的横截面为半圆形，躯干本体半圆外周设置有螺旋槽，头部安装模块与头部部件相连，尾部安装模块与尾部部件相连，躯干本体的长方形底部上设置有安装槽用来安装形状记忆金属。

技术领域

本发明涉及仿生学技术领域，具体地说，是一种仿尺蠖软体机器人，该仿尺蠖软体机器人可通过气动与形状记忆合金共同驱动。

背景技术

尺蠖（chǐ huò），尺蛾的幼虫。属于节肢动物，昆虫纲，鳞翅目，尺蛾科昆虫幼虫统称。尺蠖身体细长，行动时一屈一伸像个拱桥，休息时，身体能斜向伸直如枝状。

机器人广泛应用于工业、国防、探测等诸多领域。传统机器人的结构刚性使其对环境的适应性较差，无法适应非结构化环境。仿生软体机器人灵感来源于自然界，具有无限自由度，可实现大范围内形状和尺寸的改变，能较好地适应复杂环境，在工业、军事、医疗、科学探测、救援等方面具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一款能实现爬行、前进、后退、扭转、抓取等运动方式的仿生尺蠖软体机器人。

为了实现上述目的，本发明采用具体技术方案如下：

一种仿尺蠖软体机器人，包括头部部件、躯干部件、尾部部件，头部部件与尾部部件设置在躯干部件的两端，躯干部件包括躯干本体和设置在躯干本体两端的头部安装模块和尾部安装模块，躯干本体为长条形规则形状，躯干本体的横截面为半圆形，躯干本体半圆外周设置有螺旋槽，头部安装模块与头部部件相连，尾部安装模块与尾部部件相连，躯干本体的长方形底部上设置有安装槽用来安装形状记忆金属。

本发明的进一步改进，躯干本体的一端设置有气道，气道分为中心气道和辅助气道，中心气道的截面积大于辅助气道的截面积，中心气道设置在躯干本体端面的中心位置数量为1个，辅助气道的数量为3个均匀分布设置在中心气道的四周。

本发明的进一步改进，头部部件与尾部部件的形状相同，头部部件和尾部部件的整体为长条形规则形状横截面为半圆形，头部部件和尾部部件的一端设置有气道，头部部件和尾部部件的一端设置有阶梯安装槽用来与躯干部件的头部安装模块相连和尾部安装模块。

本发明的进一步改进，头部部件和尾部部件长方形底部上设置有气道输出孔，气道输出孔的数量为6个均匀分布在头部部件和尾部部件长方形底部上，还包括弯曲变形模块，弯曲变形模块的一侧设置有4个并行的气囊，弯曲变形模块的气体输入孔通过胶粘的方式连接到头部部件和尾部部件的气道输出孔上。

本发明的进一步改进，躯干本体的长方形底部上设置的安装槽外部设置有盖板用来固定与密封安装槽内的形状记忆金属。

在本发明中，躯干部件包括含有螺旋槽的躯干本体，可缠绕纤维线，从而防止机器人本体径向膨胀，尾部部件端面分别均布有1个中心气道和3个辅助气道，从而实现气动驱动；在躯干本体的底部布有形状记忆金属安装槽，嵌入的形状记忆金属通电后可实现弯曲变形。通过气动和形状记忆金属形变实现软体机器人本体的弯曲冗余驱动。

本发明的有益效果：（1）本发明中采用气动与形状记忆金属形变构成冗余驱动，实现软体机器人的弯曲形变；

（2）本发明中通过对软体机器人本体端面的3个辅助气道输入不同压力的气体，实现机器人扭转功能；

（3）本发明中头部（或尾部）通入气体之后6个弯曲变形模块发生弯曲形变，可实现抓取、固定功能；

（4）本发明中头部与尾部可互换，从而可实现前进、后退功能；