[实用新型]仿生轮足式气动软体行走机器人

说明书

一种仿生轮足式气动软体行走机器人，其主要包括：软体基体、行走机构、驱动机构以及末端执行器。软体基体为采用柔性硅橡胶在模具中分步浇筑而成的一个整体结构，软体基体每个腔的一端各与一根气管相连，该气管的另一端与一个气泵相连，气管与气泵组成驱动机构。在软体基体的两端及每两段气腔之间均设一个与其同轴中空的圆柱形连接件，通过该连接件将软体基体安装在行走机构上。所述的行走机构主要包括：轮胎安装架、轮胎、单向轴承以及锁紧螺母。所述的末端执行器通过末端安装架安装在软体基体非与气管相连一端的轮胎安装架上。本实用新型软体基体形状、尺寸和柔度可变，能够在恶劣环境中长期稳定的工作；可以实现多种模式的运动。

技术领域

本实用新型涉及一种软体机器人。

背景技术

随着技术的进步，机器人在各行各业的应用更加成熟，但现在的机器人大多为机械结构的刚性机器人，能够快速、精确、地执行任务，已在制造、装配、物流等领域发挥重要作用，但此类机器人通常是在结构化环境中工作，难以适应动态、未知、非结构化的复杂环境。软体机器人作为新一代机器人的发展方向，具有柔顺性好、人机安全性高的的特点。软体机器人具有高度可变形的结构，利用结构的可变形性来适应未知环境，具有环境适应性强的特点。在软体机器人中，软体爬行机器人有着自身的优点，国内外研制出的比较有代表性的软体爬行机器人有美国塔夫兹大学研制的GoQBot软体机器人，能够像毛毛虫一样具有滚动弹射能力；首尔国立大学的WANG等在尺蠖运动模式的启发下设计了一个仿尺蠖软体爬行机器人，该机器人在前后左右都镶嵌记忆合金，可以实现爬行和转弯。但是，软体爬行机器人在一个周期内的运动序列复杂，爬行速度受到限制。

发明内容

本实用新型目的是提供一种结构简单、柔顺性好、耗能少且能够在复杂非结构环境下快速运动的仿生轮足式气动软体行走机器人。

本实用新型主要包括：软体基体、行走机构、驱动机构以及末端执行器等。其中，软体基体为采用柔性硅橡胶在模具中分步浇筑而成的一个整体结构，由N段内部空腔组成(根据工作需求及工作环境的不同而异)，其中，每段内部空腔是由若干个气腔相连组成的褶皱形结构(其数量根据工作需求及工作环境的不同而异)，其单个褶皱形结构有等高的直径大小不等的两个同轴线圆环，它们由与其等高的3个辐条式隔板相连并将大小圆环所夹空间分割成3个截面为120°扇形空间，在扇形空间的两个端面上各设一个环状端板，其外周边直径等于大圆环外径，内周边直径大于小圆环外径，基本组成有3个独立气腔的圆柱形中空封闭壳体，这3个气腔分别为A腔、B腔和C腔。相邻两褶皱形结构由套管相连，其内套管与气腔小圆环同径并连为一体，组成贯穿软体基体的圆管，该圆管用以安放连接气泵的气管；外套管直径等于环状端板内径且两者相连，组成该段软体基体。内外套管之间设有辐条式小隔板，其与褶皱形结构大小圆环之间的隔板位置相对并连为一体，套管夹层被小隔板分为3个区间，每个区间与褶皱形结构的一个扇形气腔对应，所述若干套管可使该段软体基体所有的A腔相连通，所有的B腔相连通，所有的C腔相连通。该段软体基体每个腔的一端各与一根气管相连，该气管的另一端穿过软体基体的中心圆管直至与一个气泵相连，气管与气泵组成驱动机构。在软体基体的两端及每两段气腔之间均设一个与其同轴中空的圆柱形连接件，最好中心通孔直径与内套管内径相同，该连接结构外周面上设有均布的3个截面呈矩形的凹槽，它们分别与轮胎安装架上的凸台对应，以便将行走机构段安装在软体基体上。

所述的行走机构主要包括：轮胎安装架、轮胎、单向轴承以及锁紧螺母。所述轮胎安装架有一个内径与软体基体圆柱形连接件外径对应的圆环，该圆环是由活动连接的三段组成，最好每段的两端呈阶梯形，每段两端设有对应的螺孔并通过设在螺孔内的螺钉将相邻两段相连。每段圆环内侧中部各设一个长方体凸台，最好凸台设倒角；每段圆环外侧中部各固定一根轮轴的一端，最好三根轮轴的轴线交于一点，每根轮轴另一端呈阶梯形，其上设有内部带棘轮的单向轴承，并用锁紧螺母固定。在单向轴承外面套有非金属材质的轮胎，所述的轮胎为圆台型，其靠近轮胎安装架的直径大于远离轮胎安装架的直径，最好圆台母线与其轴线夹角为60°.