[发明专利]一种能量回收型软体机器人及其运动方法

说明书

一种能量回收型软体机器人及其运动方法，该机器人包括柔性空腔本体，均布在柔性空腔本体外表面的柔性足部，沿软体机器人运动方向从前向后依次设置在柔性空腔本体内的激振器、控制模块和供电模块；其主要的运动结构为多排与柔性空腔本体表面成一定角度的柔性足部，通过控制模块调控，激振器产生一定频率的振动并传递至柔性触角，使其快速的与接触面来回碰撞，在弹力以及接触面摩擦力的作用下，软体机器人会有一个向前的运动行为；该机器人的运动机构外形简洁，制作方便，在运动过程中可以实现能量的回收利用，只需很小的能量输入便可以实现快速的运动行为。并且由于机器人运动结构使用的是柔性材料，该机器人有着良好的环境适应性和人机交互安全性。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种能量回收型软体机器人及其运动方法。

背景技术

传统的机器人大多使用钢铁等金属制做，通常有着特别高的强度和硬度，通过合理的设计，可以实现非常快速的运动速度和极为精细的运动精度。传统机器人在我们日常中的作用非常重要，实现了很多仅仅依靠人类自己难以实现的功能，但是传统机器人也有很多的缺点,目前来说难以克服，例如过高的强度和硬度容易对操作对象造成损伤，机器人本身的制作涉及到了将控制，传感等复杂技术集成为一体的精密加工过程，同时由于要将控制，传感等部分集成到一起，传统机器人大都非常的笨重和庞大，这样大大限制了他们运动方式和运动范围。除此以外，传统机器人主要依靠齿轮，连杆等传动结构的转动或者移动来实现其移动，连续变形等功能，在这种传动方式中，驱动其运动的能量一直处于单向耗散状态，驱动其一次变形能量无法传递至下一次变形，甚至下一次变形还需要额外的能量来抵消之前的变形，这在一定程度上也增加了维持机器人运动所需要的能量。

软体机器人由于材料的固有特性，对于复杂环境有着极其优良的适应性，可以主动适应外界环境的变化，并在极端复杂环境中运动，因此可以用于地形勘测，灾后救援等任务。而且由于机器人本身的柔性特征，软体机器人极大地降低了对于操作对象损伤的可能性，这使得它在医疗，看护等方面有着不可替代的作用。现有的软体机器人大多采用流体驱动，形状记忆聚合物变形以及仿哺乳动物肌腱变形等方式，这些方式大都需要极其严苛的驱动条件和较为庞大的驱动设备并且仅仅只能实现较为缓慢的运动行为，而这些不足大大限制的软体机器人在实际生活中的应用。由于软体机器人的运动通常是基于运动部件的往复变形实现，而这一特点正好符合振动的往复特性，基于此，我们提出了一种能量回收型软体机器人的设计制作方法。由于机器人使用的是柔性材料，所以在快速运动的同时能够实现自身弹性势能与动能的相互转化，只需要很小的能量输入便可以实现结构的高频往复变形，同时也实现了软体机器人的快速运动，同时由于机器人自身的能量回收特性，也大大减小了维持机器人运动所需要的能量。

发明内容

为了对机器人现有的一些缺点和不足进行改进，本发明的目的在于提供一种能量回收型软体机器人及其运动方法，该软体机器人不需庞大驱动设备，可以实现爬管道以及能量回收。该机器人可以在各种形状的管道中运动，而且具有一定的负载能力，可实现无线控制，还具有结构简洁，体积小，重量轻，运动速度快等特点。而且其制作时间短，材料成本低，制作工艺简单。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种能量回收型软体机器人，包括柔性空腔本体5，均布在柔性空腔本体5外表面的柔性足部1，沿软体机器人运动方向从前向后依次设置在柔性空腔本体5内的激振器2、控制模块3和供电模块4；

所述柔性足部1为均布在柔性空腔本体5外表面的沿长度方向即沿运动方向的多排柔性触角，柔性触角与柔性空腔本体5外表面间成一定角度；

所述激振器2用于将多种能量转换为振动能，使得柔性足部1产生连续不断的变形，从而得软体机器人产生快速的运动行为；

所述控制模块3为无线控制模块，通过无线的方式来控制软体机器人整个电路的通断以及电流大小；

所述供电模块4主要用于为激振器2和控制模块3进行供电。