[发明专利]一种具有吸附能力的气动软体机器人

说明书

本发明公开了一种具有吸附能力的气动软体机器人，包括纵向驱动机构和环向吸附机构；纵向驱动机构包括内层驱动机构和外层驱动机构，外层驱动机构包裹内层驱动机构，内层驱动机构包括内层硅胶主体、橡胶片和硅胶片以及若干个金属约束环。所述环向吸附机构，包括外层硅胶主体、硬质滑片和硅胶密封圈。外层硅胶主体与外层驱动机构连为一体，环向吸附机构同时作为机器人的行走足。本发明通过纵向驱动机构和环向吸附机构之间的相互配合，使得软体机器人爬行更为稳定，不会产生“后溜”现象，同时大幅增加了机器人爬坡的坡度。

技术领域

本发明涉及气压传动领域，特别是涉及一种具有吸附能力的气动软体机器人。

背景技术

传统机器人多为刚性机器人，其刚性模块通过各类运动副连接，因控制精确、运动平稳等优点而得到广泛运用。但其缺点同样明显，运动形式过于复杂，对于复杂的地面情况以及小于自身尺寸的狭小空间，无法进行自主运动，环境适应能力差。例如在军事侦察中，为了保证侦察的隐蔽性，需要侦察机器人具有钻过墙缝等尺寸小、形状复杂的通道的能力。另外，在矿难、地震等自然灾害的救援过程中，要求机器人能够深入废墟进行探测。随着科技发展，针对这些需求，软体机器人应运而生。

软体机器人驱动形式主要包括基于线缆变长度的欠驱动、基于流体的变压驱动以及基于智能材料变形的驱动。

201810230781.1中公开了《一种具有环纵肌结构的气动软体机器人》，虽然该气动软体机器人具有直线爬行、转弯爬行、跨越障碍等多种运动方式，但缺乏对地面的吸附能力，运动过程中易产生“后溜”现象，爬坡角度较低，影响了软体机器人的环境适应能力。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种具有吸附能力的气动软体机器人，以实现软体机器人的稳定爬行，以及机器人的爬坡运动要求。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具有吸附能力的气动软体机器人，包括三个环向吸附机构和两个分别作为机器人首和尾的纵向驱动机构；三个环向吸附机构间隔设置，两个纵向驱动机构对应设置在三个环向吸附机构之间，并固连。

每个纵向驱动机构包括内层驱动机构和外层驱动机构，外层驱动机构包裹内层驱动机构，内层驱动机构包括内层硅胶主体、橡胶片和硅胶片以及若干个金属约束环。内层硅胶主体为圆柱形，其内对称设有两个驱动气腔，驱动气腔沿内层硅胶主体的长度方向设置，贯通内层硅胶主体的两端。所述两个驱动气腔关于包含内层硅胶主体中心轴线的竖直平面对称。两个驱动气腔的通气端共用一个硅胶片，橡胶片固定在硅胶片外侧，橡胶片及硅胶片上开有两个充放气口，每个驱动气腔与一个对应的充放气口相通，连接压缩空气后，通过充放气实现驱动作用。若干个金属约束环等间隔沿内层硅胶主体的轴向分布，并固定于内层硅胶主体的外壁上。外层驱动机构采用圆筒形硅胶体，套在内层硅胶主体和金属约束环的外壁，并与外层驱动结构两端的环向吸附机构连接为一体，共同将内层驱动机构包裹并固连。

所述环向吸附机构，包括外层硅胶主体、硬质滑片和硅胶密封圈。外层硅胶主体与外层驱动机构连为一体，环向吸附机构同时作为机器人的行走足；外层硅胶主体自底面向上开有一个呈渐缩形喇叭状的吸附腔，在吸附腔底面设有一圈硅胶密封圈共同作为吸盘；硬质滑片，设置于外层硅胶主体前侧壁，包裹外层硅胶主体的底部棱边，其位于机器人的前进方向，有效防止外层硅胶主体的底部棱边翻边；外层硅胶主体侧壁上开有一个充放气口，其与吸附腔相通，连接真空发生器后，在吸附腔内产生真空，从而实现吸附作用。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明在原先软体机器人驱动机构的基础上增加了吸附机构，利用真空发生器产生真空，从而使机器人能够吸附在地面及斜坡上，解决了现有的机器人在爬行过程中会存在“后溜”现象导致运动速度低下的问题，提高了机器人的运动效率，同时大幅增加了机器人爬坡的坡度。

(2)本发明采用滑片包裹机器人前进方向的硅胶体底部棱边，可以有效减少机器人在伸长变形时与地面的摩擦，防止硅胶体底部棱边发生内卷，从而提高了机器人的运动效率。