[发明专利]一种无约束软体机器人及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种无约束软体机器人及其驱动方法。软体机器人采用气动或液压传动的驱动方式，依赖于气动或液动系绳，不能将基本组件集成嵌入到机器人上实现无栓系统，使其无法应用到现场勘测等领域。本发明一种无约束软体机器人，包括蓄液箱、中间执行机构、第一软体泵、第二软体泵、仿蛇皮薄膜和控制箱。第一软体泵、第二软体泵均为软质双向泵。软质双向泵包括依次排列的顶层、顶部电极对、沟道层、顶部电极对和底层。本发明根据蛇的身体结构和驱动方式，仿生蛇皮结构，通过蛇鳞结构的各向摩擦异性，使其可以实现前进驱动。本发明的动力源采用一种电荷注入式的微型软体泵结构，该软体泵不产生振动，能够实现无声无振工作。

技术领域

本发明属于软机器人技术领域，具体涉及一种无约束软体机器人及其驱动方法。

背景技术

软机器人的使用已经成为工业生产和生活中不可或缺的产品，传统意义上的机器人主要是以刚性结构为主，但是其刚性结构材料导致它无法适应复杂环境的变化，这也使得它自身存在一些体型庞大，安全性低等缺点。随着人们越来越重视与非结构化环境的相互作用，机器人必须变得不那么僵硬和固定化。软体机器人具有良好的柔性，能够通过自身形变适应外部环境，能够在空间狭小的环境中进行作业，在救援、探测方面表现出广阔的应用前景。软体机器人是新兴的研究领域，相关研究仍处于起步阶段。因此，开展软体机器人理论与相关技术的研究对促进软体机器人技术的发展和应用具有重要的意义。

同时，大多数软机器人由刚性、有噪音的泵驱动，具有将液体推进机器的驱动部件。因为这类机器人需要通过管子与笨重的泵相连，所以自主性有限，且多比较重。传统的泵大多是笨重的刚性系统，包括叶轮、轴承和电动机，它们经常需要润滑并产生噪音，微型泵也不例外，同样具有结构僵化，驱动部件杂多的缺陷，缺乏灵活性和可伸缩性。并且，现在的软体机器人采用气动或液压传动的驱动方式，依赖于气动或液动系绳，不能将基本组件集成嵌入到机器人上实现无栓系统，使其无法应用到现场勘测等领域。

发明内容

本发明的目的在于克服常规软机器人需要通过管子与笨重的泵相连，自主性有限、较笨重的缺陷。

本发明一种无约束软体机器人，包括蓄液箱、中间执行机构、第一软体泵、第二软体泵、仿蛇皮薄膜和控制箱。所述蓄液箱的顶部开设有第一进出液口和第二进出液口。中间执行机构包括第一伸缩管和第二伸缩管。第一伸缩管上开设有第一通液口；第二伸缩管上开设有第二通液口。第一伸缩管、第二伸缩管的一端均与蓄液箱固定，另一端均与控制箱固定。第一伸缩管与第二伸缩管并排设置。

所述的第一软体泵、第二软体泵均为软质双向泵。软质双向泵包括依次排列的顶层、顶部电极对、沟道层、顶部电极对和底层。沟道层的中部开设有条形沟道。顶层的两端分别开设有第一流道孔和第二流道孔。第一流道孔和第二流道孔与沟道层上条形沟道的两端分别连通。所述的顶部电极对与底部电极对结构相同，均呈梳齿电极对状。

第一软体泵上顶层的第一流道孔与蓄液箱上第一进出液口连接，第二流道孔与第一伸缩管上的第一通液口连接。第二软体泵上顶层的第一流道孔与蓄液箱上第二进出液口连接，第二流道孔与第二伸缩管上的第二通液口连接。蓄液箱、第一软体泵、第二软体泵、第一伸缩管和第二伸缩管内均装有电介质液体。

两根第一伸缩管和第二伸缩管上均设置有蛇皮薄膜。蛇皮薄膜包括主体膜和仿蛇鳞片。主体膜的外侧面设置有多片仿蛇鳞片。仿蛇鳞片的内端均与主体膜固定。仿蛇鳞片外端的朝向一致。主体膜上的仿蛇鳞片与地面接触。