[发明专利]一种软体机器人及其声波驱动方法

说明书

本发明涉及一种机器人，特别是一种软体机器人，包括筒形状的柔软躯干以及细长形状的弹性部件；每个弹性部件径向贯穿柔软躯干，且始终保持预张紧状；每个弹性部件的两个端部位于柔软躯干的对称两侧，通过折弯成悬臂梁状的足部分后，两者保持的夹角≤90°；所有弹性部件沿柔软躯干的轴向分布，且在柔软躯干的同一侧的所有足部分位于同一空间基准平面上；所有足部分的长度保持相同；其中，根据足部分的振动固有频率计算出振动波长，后取半波长的整数倍作为柔软躯干的共鸣腔的直径；以及，用于驱动机器人机身的声波发生装置。同时，本发明中还涉及一种软体机器人的声波驱动方法。其解决了“软体机器人的无拴驱动”的技术问题，具备结构简单等优点。

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是一种软体机器人，以及一种软体机器人的声波驱动方法。

背景技术

软体机器人是一种多用柔软的材料制成的新型机器人。不同于传统的刚性材料制成的机器人，软体机器人可以更好的适应非结构环境，也可以给我们提供一种更为安全的人机交互体验。目前的柔性机器人主要与仿生领域相关，典型代表有虫型、蛇型、章鱼型、水母型等软体机器人。

柔性机器人的驱动目前主要依靠以下几种技术：气压驱动和液压驱动、压电材料、介电弹性体驱动（DE）、离子聚合物金属复合材料驱动（IPMC）、形状记忆合金驱动（SMA）、形状记忆聚合物驱动（SMP）等等。但是目前依靠的这几种驱动方式必须依靠外接电源线供电，或者是输气输液管为其提供动力，在一定程度上限制了软体机器人的活动能力及其应用领域。人们更希望找到一种方法能够实现电源内置或者无拴驱动，如此方能让软体机器人更好地投入实际应用之中。

波在我们的生活中随处可见。无论是机械波还是电磁波，在现代科技中都已经得到了非常广泛的应用，如：利用机械波能量的超声碎石技术，或是利用电磁波能量的微波炉加热技术以及核磁共振成像技术。这些都说明了波是具备可观的能量的，且应用案例通常与共振原理密不可分。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种利用声波的共振现象产生的能量驱动的软体机器人。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种软体机器人，作为一种陆路声波驱动软体机器人，其包括：

机器人机身，包括一个筒形状的柔软躯干以及至少两个且细长形状的弹性部件；所述柔软躯干内形成一个共鸣腔；

其中，每个弹性部件径向贯穿柔软躯干，其与柔软躯干相固定，且始终保持预张紧状；每个弹性部件的两个端部位于柔软躯干的对称两侧，通过折弯成悬臂梁状的足部分后，两者保持的夹角≤90°；所有弹性部件沿柔软躯干的轴向分布，且在柔软躯干的同一侧的所有足部分位于同一空间基准平面上；所有足部分的长度保持相同；

其中，根据足部分的振动固有频率计算出振动波长，后取半波长的整数倍作为共鸣腔的直径；

以及，用于驱动机器人机身的声波发生装置，其输出频率与机器人机身的足部分的固有频率相同的声波。

本发明所设计的另一种软件机器人，作为一种水中声波驱动软体机器人，其包括：

机器人机身，包括一个筒形状的柔软躯干以及至少两个且细长形状的弹性部件；所述柔软躯干内形成一个共鸣腔；

其中，每个弹性部件径向贯穿柔软躯干，其与柔软躯干相固定，且始终保持预张紧状；每个弹性部件的两个端部位于柔软躯干的对称两侧，通过折弯成悬臂梁状的足部分后，两者保持的夹角≤90°；在每个足部分上套接有一个轻质桨叶；所有弹性部件沿柔软躯干的轴向分布，且在柔软躯干的同一侧的所有足部分位于同一空间基准平面上；所有足部分的长度保持相同；

其中，根据足部分的振动固有频率计算出振动波长，后取半波长的整数倍作为共鸣腔的直径；

以及，用于驱动机器人机身的声波发生装置，其输出频率与机器人机身的足部分的固有频率相同的声波。

优选的，上述机器人机身上弹性部件与柔软躯干两者的固定结构为：弹性部件通过紧固件与柔软躯干相固定。