本发明涉及软体机器人,特别是涉及一种具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人。
背景技术:
1、在生产生活及科研任务中,存在众多非结构化环境探测的任务需求,如狭窄管道检修、损坏道路检测、灾后救援及砾石堆勘探等。非结构化环境中复杂的地貌特征和地质结构为探测任务带来了极大的挑战。爬行机器人被广泛应用于地形探测领域,非结构化的探测环境对爬行机器人的性能提出了更高的要求。
2、目前常见的探测器、巡视器由于体积和移动能力的限制,较难适应障碍物多、存在狭小空间的探测环境,探测场景多局限于平坦地形。在此背景下,环境适应性强、小型化的爬行机器人更具优势。
3、然而,传统的刚性机器人在探测狭窄、崎岖环境时,易由于重心不稳而产生侧翻。并且,狭缝环境与刚性机器人发生冲击和碰撞,会导致机器人部件损伤从而影响使用。
4、因此,亟需提供一种新的爬行机器人,以能够更好地适应复杂的探测场景。
技术实现思路
1、本发明的主要目的是提出一种具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,旨在提供一种能够更好地适应复杂的探测场景的爬行机器人。
2、为实现上述目的,本发明提出的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,包括驱动器本体和气动连接器,其中,
3、驱动器本体包括真空腔体和多个鳞片结构,所述真空腔体包括相互联通的多个软体腔室,所述多个鳞片结构分别连接于所述多个软体腔室的底部,所述鳞片与软体腔室连接的一端为连接端、另一端为活动端;
4、气动连接器与所述真空腔体连接,并设有与所述真空腔体联通的进气孔,所述气动连接器用于与外部气源连接,以向所述真空腔体输送气体;
5、其中,所述真空腔体在充气状态下能够产生弯曲变形和轴向伸长变形,所述鳞片结构随真空腔体的形变而改变与接触表面的相对位置,以通过与接触表面的摩擦为所述真空腔体提供爬行动力。
6、在一实施例中,所述真空腔体还包括硬质增强结构,所述硬质增强结构设置于所述软体腔室,用于限制所述软体腔室的径向变形并提高机器人的负载能力与耐用度,所述鳞片结构连接于所述硬质增强结构。
7、在一实施例中,所述硬质增强结构为开口框形结构,所述框形结构的开口方向背向所述鳞片结构,且所述硬质增强结构嵌设于所述软体腔室的径向外周。
8、在一实施例中,所述多个软体腔室沿所述真空腔体的轴向间隔布置;
9、所述真空腔体还包括联通结构,所述联通结构设于相邻的两个软体腔体之间,所述联通结构为中空结构,并形成有用于联通相邻软体腔室的通道。
10、在一实施例中,所述联通结构的截面为朝向所述鳞片结构凸起的半圆形,且所述联通结构朝向所述鳞片结构的端部与所述软体腔室的底部之间存在间隔。
11、在一实施例中,所述鳞片结构自连接端向活动端向下倾斜设置,且所述鳞片结构与水平面的夹角介于4°至10°。
12、在一实施例中,所述多个鳞片结构沿所述真空腔体的轴向依次层叠排列,且相邻两个鳞片结构中一者的活动端覆盖于另一者的连接端的表面。
13、在一实施例中,所述鳞片结构呈五边形设置,且相邻两个所述鳞片结构中一者的角覆盖于另一者的边上。
14、在一实施例中,所述驱动器本体还包括设于所述真空腔体一端的尾部结构,所述尾部结构包括连接部和密封圈,其中,
15、所述连接部由硬质刚性材料制成,设有与所述真空腔体联通的联通气孔,且所述连接部的外周设有螺纹结构,所述螺纹结构用于与所述气动连接器螺纹连接;
16、所述密封圈套设于所述连接部的表面。
17、在一实施例中,所述驱动器本体还包括设于所述真空腔体另一端的头部结构,所述头部结构由硬质刚性材料制成,所述头部结构的截面成矩形,并与所述真空腔体密封连接。
18、本发明的气动软体爬行机器人相较于传统爬行机器人而言,具有以下有益效果:
19、1、本发明的爬行机器人主体由软体材料制成,柔顺性高、灵活性大,能够更好地适应复杂的探测场景。
20、2、本发明的机器人底部设计相同方向排列的硬质鳞片结构,提供各向异性摩擦力,从而提升机器人的爬行效率。
21、3、本发明的机器人各部件均通过uv固化多材料3d打印技术一体化打印而成,制作方式简单快捷。
22、4、本发明中机器人头部结构、真空腔体、鳞片结构和尾部结构为一体化结构,构成机器人的驱动器本体;驱动器本体与气动连接器通过螺纹结构连接,拆装方便。当任一结构出现损坏,可直接对其进行替换,方便快捷,降低维修成本。
1.一种具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述真空腔体还包括硬质增强结构,所述硬质增强结构设置于所述软体腔室,用于限制所述软体腔室的径向变形,所述鳞片结构连接于所述硬质增强结构。
3.如权利要求2所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述硬质增强结构为开口框形结构,所述框形结构的开口方向背向所述鳞片结构,且所述硬质增强结构嵌设于所述软体腔室的径向外周。
4.如权利要求3所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述多个软体腔室沿所述真空腔体的轴向间隔布置;
5.如权利要求4所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述联通结构的截面为朝向所述鳞片结构凸起的半圆形,且所述联通结构朝向所述鳞片结构的端部与所述软体腔室的底部之间存在间隔。
6.如权利要求1至5中任一项所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述鳞片结构自连接端向活动端向下倾斜设置,且所述鳞片结构与水平面的夹角介于4°至10°。
7.如权利要求6所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述多个鳞片结构沿所述真空腔体的轴向依次层叠排列,且相邻两个鳞片结构中一者的活动端覆盖于另一者的连接端的表面。
8.如权利要求7所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述鳞片结构呈五边形设置,且相邻两个所述鳞片结构中一者的角覆盖于另一者的边上。
9.如权利要求7所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述驱动器本体还包括设于所述真空腔体一端的尾部结构,所述尾部结构包括连接部和密封圈,其中,
10.如权利要求7所述的具有仿生鳞片结构的气动软体爬行机器人,其特征在于,所述驱动器本体还包括设于所述真空腔体另一端的头部结构,所述头部结构由硬质刚性材料制成,所述头部结构的截面成矩形,并与所述真空腔体密封连接。