[发明专利]一种柔性藤型机器人及其驱动方法和应用

说明书

本发明公开了一种柔性藤型机器人及其驱动方法和应用。该柔性藤型机器人，包括外壳、电机、柔性筒膜、固定嘴、进气管、气源和转向装置。外壳的内腔封闭设置，且通过进气管与气源连接。带轴支承在外壳中，并由电机驱动旋转。柔性筒膜的内端固定在带轴上，且成卷绕置在带轴上。所述柔性筒膜的外端穿过固定嘴的中心孔，且柔性筒膜的外端边缘与固定嘴的嘴口边缘密封连接。转向装置包括n个条形气囊。n个条形气囊沿着未翻卷的柔性筒膜内侧面的周向依次排列。本发明具有较强的方向可控性，气泵通过多个电动阀可以分别控制各充气口内的气压，从而控制柔性筒膜向任意方向转向。

技术领域

本发明属于软体机器人技术领域，具体涉及一种柔性藤型机器人及其驱动方法和作为消防设备的应用。

背景技术

在自然环境中，单细胞花粉管生长、微级菌丝生长、匍匐藤蔓生长以及某些蠕虫的喙伸长具有很强的地形通过能力，在各种机器人系统中也逐步借鉴这种尖端生长和尖端伸长技术，构成生长型机器人或藤型机器人。但是，现有技术中还缺乏能够任意控制弯曲，以及在尖端安装执行器的柔性藤型机器人

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性藤型机器人，其通过气压驱动使柔性筒膜的尖端延伸，长度变化多，能够让柔性筒膜的尖端伸长到任意长度。

本发明一种柔性藤型机器人，包括外壳、电机、柔性筒膜、固定嘴、进气管、气源和转向装置。外壳的内腔封闭设置，且通过进气管与气源连接。带轴支承在外壳中，并由电机驱动旋转。柔性筒膜的内端固定在带轴上，且成卷绕置在带轴上。所述柔性筒膜的外端穿过固定嘴的中心孔，且柔性筒膜的外端边缘与固定嘴的嘴口边缘密封连接。

所述的转向装置包括n个条形气囊，n≥3。n个条形气囊沿着未翻卷的柔性筒膜内侧面的周向依次排列。各条形气囊均沿着柔性筒膜的长度方向布置。n个条形气囊的一侧边缘均与柔性筒膜内侧面固定。条形气囊充气后将沿径向膨胀，且沿轴向缩短。各条形气囊的充气口均靠近固定嘴设置。n根条形气囊内的气压能够独立控制。

作为优选，本发明一种柔性藤型机器人还包括前盖板和后盖板。外壳的前端与前盖板密封连接。外壳的后端与后盖板密封连接；后盖板的中部开设有进气孔，进气管与后盖板上的进气孔密封连接；前盖板的中部开设输出孔。固定嘴与前盖板的输出孔密封连接；所述的外壳主体呈圆筒状；外壳内安装有内安装座；内安装座沿外壳的轴向滑动连接；所述的内安装座的前端设置有环形固定圈；外壳前端设有环形固定槽，环形固定圈嵌入环形固定槽内；前盖板压紧环形固定圈。所述的电机固定在内安装座上；带轴的两端与内安装座的两侧转动连接；带轴与电机的输出轴通过带轮机构传动连接；

作为优选，所述的外壳的两端面设有环形密封槽；所述的环形密封槽内嵌有环形密封圈；前盖板和后盖板分别压紧外壳两端面；所述的环形密封圈的材料为橡胶。

作为优选，所述的外壳内设置有缩回装置。所述的缩回装置包括缩回支架和滚筒；缩回支架固定在外壳中。相互平行且间隔设置的两个滚筒均支承在缩回支架上。未向外翻卷的柔性筒膜从对称的滚筒之间穿过。

作为优选，所述的条形气囊为一串依次相连的气球，相邻两个气球的连接处无法膨胀。

作为优选，本发明一种柔性藤型机器人还包括头盖装置。所述的头盖装置安装柔性筒膜喷出部分的尖端，能够随柔性筒膜的喷出和缩回，进行前进和后退。所述的头盖装置包括外盖组件和内芯组件。外盖组件设置在柔性筒膜的外侧。内芯组件设置在柔性筒膜的内侧。内芯组件的位置被限制在外盖组件内。所述的柔性筒膜从内芯组件的中心位置进入，并从外盖组件与内芯组件之间的间隙伸出。

作为优选，所述的外盖组件包括顶端头盖和尾端头盖。顶端头盖卡接在尾端头盖的头部。所述顶端头盖的内部中心位置固定有摄像头，顶端头盖的外部安装有机械夹手。所述的尾端头盖的尾部设置有多个向内倾斜的第一安装架。各第一安装架的尾端均支承有第一导向轮。各第一安装架的内侧均固定有第一磁铁；