[实用新型]一种模块化地面爬行软体机器人

说明书

本实用新型公开了一种模块化地面爬行软体机器人，包括：第二气动伸缩单元，被设置为在充气时能弯曲或沿自身轴向延伸；第一气动伸缩单元，分别对称地连接设置在所述第二气动伸缩单元两端；被设置为在充气时仅能沿自身轴向单向延伸，各个所述第一气动伸缩单元的延伸方向相同且同时正交于所述第二气动伸缩单元的轴向。本实用新型具有更换方便、组装灵活、功能强大、结构简单、易操作等优点，通过对模块化组件较为简单的选择和串并联组装，就能够组合出多种多样的机器人构型，能在地面上进行直线和曲线运动，从而使机器人能够较好地适应多种多样的工作环境和任务。

技术领域

本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种模块化地面爬行软体机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人技术发展迅猛，并被广泛地应用于工业生产、太空探索、货物运输、医疗手术、救灾救援和国防军工等领域，实现了较高程度的自动化水平，在一定程度上节约了劳动力成本。但传统的机器人大都由刚性机构通过装配组成，其具有结构复杂、灵活度有限，安全性和人工交互性较差，环境适应能力低等缺点。

在一些特殊的应用场景下，例如对于一些易碎品或者较为柔软的对象进行抓取和搬运的动作，或者是需要在一些崎岖的不规则路面或者是狭窄的管道中进行检测工作的，传统的刚性机器人很难实现类似的任务，而软体机器人在这样的工况下就具有独特的优势。相比于刚性机器人，软体机器人具有柔度大，质量轻，结构简单，操作方便，制造成本低和控制方便等优势。

为了使机器人具有更丰富的功能，适应更多的应用场景，模块化机器人应运而生。模块化的概念最早在上世纪80年代就被提出，模块化机器人最重要的组成部分就是结构简单、功能各具特色的可更换单元，可以根据不同的任务需求或工作场合来搭配不同的模块，从而赋予机器人不同的功能特点。

模块化软体机器人既具有模块化的特点又兼备软体机器人的优势， 能够对操作对象进行较好的保护并具有较好的互换性和环境适应能力。本申请提出了一种模块化地面爬行软体机器人，能够实现在各种尺寸的方形管道中进行爬行运动。

实用新型内容

基于上述提到的模块化气动软体机器人的优势，本实用新型旨在提供一种模块化地面爬行软体机器人，能够在进行爬行运动，且实现了不同模块间的快速组合与拼接。

本实用新型的目的至少通过如下技术方案之一实现：

一种模块化地面爬行软体机器人，包括：

第二气动伸缩单元，被设置为在充气时能弯曲或沿自身轴向延伸；

第一气动伸缩单元，分别对称地连接设置在所述第二气动伸缩单元两端；被设置为在充气时仅能沿自身轴向单向延伸，各个所述第一气动伸缩单元的延伸方向相同且同时正交于所述第二气动伸缩单元的轴向。

进一步地，所述第二气动伸缩单元包括：

第二轴向伸缩主体，整体呈柱状，采用柔性材料且内部对称地设有两个封闭气腔；

若干刚性的限制环，均匀间隔地沿轴向设在所述第二轴向伸缩主体的外周壁上，用于限制所述第二轴向伸缩主体的径向变形；

两连接头，分别设置在所述第二轴向伸缩主体两端，并通过卡槽、螺纹或者插销方式连接所述第一气动伸缩单元。

进一步地，所述第二轴向伸缩主体的材料包括硅橡胶材料、气动人工肌肉、形状记忆合金、电介质弹性体和离子聚合物金属复合材料。

进一步地，所述的第一气动伸缩单元包括：

导引套，被设置为一端密封，另一端开口的空心圆筒状；

第一轴向伸缩主体，间隙配合地同轴设置在所述导引套内，采用柔性材料且内部沿轴向设有封闭气腔；