[发明专利]一种利用棘轮效应的运动软体机器人装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种利用棘轮效应的运动软体机器人装置及其工作方法，特点是包括多个横向依次连接的具有水平伸缩弹性的柔性框架，相邻的柔性框架之间、前端柔性框架的前端端部和尾端柔性框架的尾端端部均设置有双电磁片，双电磁片为两个相互独立的电磁片，两个电磁片同轴设置且沿柔性框架的中心轴对称分布，前后相邻的电磁片之间极性相反，同一侧电磁片通过柔性导线串联连接，尾部两侧的电磁片上分别设置有用于控制相应侧电磁片通电与断电时间间隔的控制电路板，柔性框架的外周固定设置且均匀分布有若干个具有尖端结构的楔形角，楔形角的顶角为20‑40度且朝后方倾斜，优点是有通过性好，地形适应性高且能实现前进和转弯运动。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，尤其是涉及一种利用棘轮效应的运动软体机器人装置及其工作方法。

背景技术

科技的进步尤其是机器人的发展已经渐渐在改变人们的生活。例如天上的无人机已经应用在了摄影测绘等领域，无人潜航器可对海洋的水文条件进行测试。平时生活中，扫地机器人可以代替人们卫生清扫的劳动。在未来的发展中，机器人将会扮演更加重要的作用，灾后搜救领域就是一个重要的方面。在众多机器人中，软体机器人因自身重量轻，可变形，体积小的特点，特别适于在复杂狭小的空间中搜救幸存者。软体机器人多是依靠蠕动前进的，但是这种运动方式需要较为复杂的运动控制，因此需要一种更为简单的运动软体机器人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有通过性好，地形适应性高且能实现前进和转弯运动的利用棘轮效应的运动软体机器人装置及其工作方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用棘轮效应的运动软体机器人装置，包括多个横向依次连接的具有水平伸缩弹性的柔性框架，相邻的所述的柔性框架之间、前端所述的柔性框架的前端端部和尾端所述的柔性框架的尾端端部均设置有双电磁片，所述的双电磁片为两个相互独立的电磁片，两个所述的电磁片同轴设置且沿所述的柔性框架的中心轴对称分布，前后相邻的所述的电磁片之间极性相反，同一侧所述的电磁片通过柔性导线串联连接，尾部两侧的电磁片上分别设置有用于控制相应侧所述的电磁片通电与断电时间间隔的控制电路板，所述的柔性框架的外周固定设置且均匀分布有若干个具有尖端结构的楔形角，所述的楔形角的顶角为20-40度且朝后方倾斜。

所述的柔性框架采用橡胶或硅胶制作而成，所述的柔性框架的最小直径为2 cm且其最大直径为5 cm，所述的柔性框架的个数为5-20个且依次连接后的整体长度为10-20cm。

所述的控制电路板为循环定时闪灯IC芯片。可定时控制电磁片的通电和断电。

所述的楔形角采用耐磨材料制备而成，所述的楔形角与水平面之间的夹角为10-80度。例如铝制材料。

前端所述的电磁片上设置有照明灯和摄像头。摄像头在照明灯的作用下，可以将前面的画面通过控制电路板实时传递给后方显示器。

上述棘轮效应的运动软体机器人装置的工作方法，具体步骤如下：

（1）开启电源，通过控制电路板控制电磁片通电产生磁场，相邻的两个电磁片产生相反的磁极，在异性相吸的作用下，电磁片相互靠近，压缩柔性框架，使最前面的柔性框架向后移动的过程中，其上的楔形角卡入基底中阻止其移动，在楔形角的棘轮效应下，最前面的柔性框架静止不动，而其后边的柔性框架在磁吸力的作用下向前运动直至所有的柔性框架压缩到极限；

（2）通过控制电路板控制电源停止向电磁片供电，电磁片的磁性消失，柔性框架在弹性回复力的作用下伸长，使最后面的柔性框架向后移动的过程中，其上的楔形角卡入基底中阻止其移动，在楔形角的棘轮效应下，最后面的柔性框架静止不动，而其前面的柔性框架在弹性回复力的作用下向前运动直至所有的柔性框架恢复到初始状态；

（3）在步骤（1）和（2）的循环运动下，驱使软体机器人装置向前运动；