[发明专利]一种模块化的可重构气动软体机器人

说明书

本发明提供一种模块化的可重构气动软体机器人，涉及软体机器人技术领域。其包括：柔性外壳，所述柔性外壳内放置有气囊，所述气囊固定连接有T型尼龙垫圈，所述T型尼龙垫圈固定连接有第一柔性导管，所述第一柔性导管另一端固定连接有气动三通接头，所述气动三通接头其余接口固定连接有第二柔性导管，所述第二柔性导管另一端固定连接有相邻气动三通接头或气动控制器。与现有技术相比，本发明的模块化可重构气动软体机器人能够在非结构化环境中实现人机安全交互；在狭小空间和易变环境下作业具有不可比拟的优势；在复杂易碎品的仿生抓持和患者的医疗康复等领域有着巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，尤其涉及一种模块化的可重构气动软体机器人。

背景技术

人工智能是我国的国家发展战略之一，而机器人是人工智能的重要载体。随着科学技术的发展，机器人在人类社会中发挥着越来越重要的作用。但目前机器人面临的一项核心挑战是如何在非结构化环境下实现人机安全交互。

传统刚性机器人由离散的刚性构件通过运动副联结而成，再对运动副进行伺服控制以实现机器人在工作空间内的任意移动。然而这类通过电机驱动连杆和齿轮等刚性部件的机器人所获得成功应用的场景却非常有限，绝大部分都局限于工厂的结构化环境中，遵循固定指令执行重复动作。而在我们日常生活的不能够完全感知且无法精确建模的非结构化环境中，由于构成机器人本体的刚性材料不能随外界环境被动变形且自适应不足，一旦出现机械疲劳、传感器失效或环境突变等事先没有考虑到的意外情况时，若机器人依然按照机械预编程执行任务势必对机器人自身结构或周围环境造成破坏。

源自软体动物仿生的软体机器人技术的出现，为上述难题带来了全新的解决方案。软体机器人技术是一门集成了仿生学研究、柔性材料和智能控制的新兴学科。来源于自然界的仿生灵感再加上智能材料的不断突破，现如今软体机器人较少甚至完全不使用刚性材料。而是采用新型复合硅胶、水凝胶、形状记忆合金、电活性聚合物等智能材料作为本体。其驱动形式也不仅仅局限于电机液压等，一些形式多样、特性各异的新型智能驱动器为软体机器人提供了丰富的选择，也为软体机器人的各种特殊结构设计提供了可能性。软体机器人本体材料和自身驱动的特殊性使其拥有与生俱来的柔顺性与大变形能力，可高效安全地在非结构化环境中与自然界生物进行安全交互，有效弥补了传统刚性机器人在这方面的不足。从技术本身来看，软体机器人的柔性对传统刚性机器人技术是一种颠覆和冲击。软体机器人拥有着全新的机器形态，这种颠覆性原理级的创新为很多传统行业解决了“卡脖子”的技术难题，支持多个传统行业实现从手工生产到自动化生产的跨越式发展，将全球机器人技术应用推向更广阔场景,未来酝酿着无限可能。然而基于水凝胶的软体机器人应用环境容易受限，基于形状记忆合金的软体机器人控制相对困难，基于电活性聚合物的软体机器人加工相对困难。

鉴于上述原因，本发明提出一种模块化的可重构气动软体机器人，能够在非结构化环境中实现人机安全交互；在狭小空间和易变环境下作业具有不可比拟的优势；在复杂易碎品的仿生抓持和患者的医疗康复等领域有着巨大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化的可重构气动软体机器人，具有被动柔顺性、连续变形性、交互友好性等性质的软体机器人可以在非结构化环境中实现人机安全交互；并且软体机器人所拥有的这种自我重组功能使其末端执行器可以更加灵活便捷的到达三维作业空间的任意位置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种模块化的可重构气动软体机器人，包括：柔性外壳，所述柔性外壳内放置有气囊，所述气囊固定连接有T型尼龙垫圈，所述T型尼龙垫圈固定连接有第一柔性导管，所述第一柔性导管另一端固定连接有气动三通接头，所述气动三通接头另一接口固定连接有第二柔性导管，所述第二柔性导管另一端固定连接有相邻气动三通接头或气动控制器。