[发明专利]一种自主爬行的仿生蜗牛软体机器人

说明书

本发明公开了一种自主爬行的仿生蜗牛软体机器人，包括腹足模块、腹足边、硅胶气阀和连接气管，所述腹足模块包括腹足顶面、腹足底面、腹足气腔和腹足气孔，所述腹足顶面包括至少两个腹足节峰和一个腹足节谷，所述腹足节峰和腹足节谷依次串联形成锯齿结构，所述腹足边环形围绕腹足模块，所述硅胶气阀包括阀常通口、阀常闭口、阀控制口和拱形膜，所述硅胶气阀通过特定的连接方式实现气压周期性变化。本发明所设计的自主爬行的仿生蜗牛软体机器人具有两节仿生蜗牛软体机器人和三节仿生蜗牛软体机器人两种结构形态，只需要有外部气源而无需控制信号就可以稳定、连续地产生波动，从而向前移动。

技术领域

本发明属于软体机器人领域，具体涉及一种自主爬行的仿生蜗牛软体机器人。

背景技术

柔软躯干连续变形实现移动是自然界中一种广泛的运动方式，比如蜗牛依靠柔软的腹足产生连续的波动实现向前移动，对光滑或粗糙或不平整的表面适应能力很强，可以在水平或垂直表面上自由移动，甚至倒置于爬行表面。

软体机器人为传统仿生机器人难以克服的安全性和灵活性等问题的解决展示了新的解决思路和美好的前景，气动软体机器人由于重量轻、效率高、无污染、环境适应性强等特点在软体机器人领域占据了重要地位。通过气动软体机器人产生波动是一种新型的方法，具有相应速度快、气压调整便捷、柔软度高等特点，但控制气动软体机器人的气压控制设备存在着体积大、重量大、不方便直接搭载在机器人上等问题。

中国专利申请号为：CN202111509823.3，公开日期为2022.02.18的专利文献提出了多模态运动仿生尺蠖爬行、攀爬软体机器人，足部通过从内部抽气的方式实现足部的负压吸附定位和向足部内部充气的方式实现足部脱离定位面实现既定的运动，这需要外部输入调整好的气压，还不能实现完全的自主运动。

中国专利申请号为：CN202111218958.4，公开日期为2022.01.11的专利文献提出了软体机器人及软体机器人的控制方法，其中气动回路为躯-干提供驱动力以使躯干能够实现各个方向上的多角度弯曲，这需要单片机控制对应的继电器和电机驱动器，从而控制软体机器人的躯干按指定的方向弯曲相应的角度，仍然需要电子控制器实现逻辑控制。

如何减少软体机器人的控制单元，避免搭载硬质器件，实现软体机器人自主爬行是亟需解决的一个问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种自主爬行的仿生蜗牛软体机器人，利用多个硅胶气阀按特定方式连接实现气压周期性变化，以此驱动多个腹足周期性波动，从而实现了在外部恒压供给情况下，仿生蜗牛软体机器人可以稳定、连续地产生波动，从而向前移动。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种自主爬行的仿生蜗牛软体机器人，包括腹足模块、腹足边、硅胶气阀和连接气管，所述腹足模块包括腹足顶面、腹足底面、腹足气腔和腹足气孔，所述腹足顶面包括至少两个腹足节峰和一个腹足节谷，所述腹足节峰和腹足节谷依次串联形成锯齿结构，所述腹足底面平整，所述腹足顶面和腹足底面构成腹足腔体，所述腹足气孔设置于腹足模块的侧面薄壁上，所述腹足气孔与腹足腔体连通。

所述腹足边从腹足底面向外延伸，所述腹足边环形围绕腹足模块。

所述硅胶气阀为封闭圆柱体薄壳结构，包括阀常通口、阀常闭口、阀控制口和拱形膜，所述拱形膜悬空设置于硅胶气阀内部，所述拱形膜将硅胶气阀分隔为阀常通口和阀常闭口，所述阀常通口和阀常闭口气压不连通。

所述阀常通口包括阀常通口腔体、阀常通口软管，所述阀常通口软管部分设置于阀常通口腔体内，所述部分在阀常通口腔体内的阀常通口软管与拱形膜贴合，所述阀常通口软管的一端穿出阀常通口腔体至外部为阀常通口一气孔，所述阀常通口软管的另一端穿出阀常通口腔体至外部为阀常通口二气孔。