[发明专利]软体机器人的建模方法和建模系统、电子设备及存储介质

权利要求书

1.一种软体机器人的建模方法，所述软体机器人包括柔性驱动部，所述柔性驱动部通过气体驱动，所述柔性驱动部为至少三根气动肌肉、每根气动肌肉分别包括伸缩管和波纹编织网，波纹编织网包裹在伸缩管的外壁上，通过缝合线将相邻两个气动肌肉连接，其特征在于，所述建模方法包括：

将柔性驱动部的简化模型微分化为多个微分段；

任取一所述微分段，建立所述微分段的运动模型，将所述微分段的运动模型进行积分得到所述软体机器人的运动模型，以及建立充气气压与所述柔性驱动部弯曲形变的模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述微分段的运动模型的过程，包括：

计算所述微分段中每条弯曲曲线的切向量；

根据所述切向量分别计算对应的每条所述弯曲曲线的曲率和主法向量；

根据所述切向量和所述主法向量计算对应的每条所述弯曲曲线的第二法向量；

根据所述第二法向量和所述主法向量计算对应的每条所述弯曲曲线的挠率；

根据所述曲率、所述主法向量和所述第二法向量确定所述微分段的运动模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立充气气压与所述柔性驱动部弯曲形变的模型，包括：

获取所述伸缩管的材料参数，所述材料参数包括未充气时所述伸缩管的原始壁厚、未充气时所述伸缩管的原始长度、未充气时所述伸缩管的原始半径、充气伸缩管的壁厚、充气伸缩管的弯曲长度、所述气动肌肉充气时未充气伸缩管的壁厚、所述气动肌肉充气时未充气伸缩管的弯曲长度和充气伸缩管的半径；

根据所述材料参数利用Yeoh模型分别拟合得到充气时所述充气伸缩管的应变能密度和所述未充气伸缩管的应变能密度、所述充气伸缩管的体积变化量；

根据所述充气伸缩管的应变能密度和所述充气伸缩管的体积变化量计算充气时所述充气伸缩管的形变功，以及根据所述未充气伸缩管的应变能密度和所述未充气伸缩管的形变量计算充气时所述未充气伸缩管的形变功；

根据所述充气时所述充气伸缩管的形变功和所述充气时未充气伸缩管的形变功通过能量守恒原理计算充气气压做功；

根据所述充气气压做功确定末端气压与所述柔性驱动部弯曲形变的模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述材料参数利用Yeoh模型分别拟合得到所述气动肌肉中充气伸缩管的应变能密度和所述气动肌肉中未充气伸缩管的应变能密度、充气伸缩管体积变化量的过程，还包括：

确定充气时所述充气伸缩管在三个方向的拉伸比，所述三个方向分别是伸缩管的弯曲方向，伸缩管的径向以及伸缩管的周向；

确定充气时所述未充气伸缩管在三个方向的拉伸比。

5.一种软体机器人的运动学和动力学的建模系统，其特征在于，包括：

微分化单元，用于将预先简化为弯曲圆柱形的软体机器人的柔性驱动部微分化为多个微分段；

建立单元，用于任取一所述微分段，建立所述微分段的运动模型，所述微分段的运动模型进行积分得到所述软体机器人的运动模型，以及用于建立充气气压与所述柔性驱动部弯曲形变的模型。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述建立单元，执行所述微分段的运动模型的过程，还包括：

第一计算模块，用于计算所述微分段中每条弯曲曲线的切向量；

第二计算模块，用于根据所述切向量分别计算对应的每条所述弯曲曲线的曲率和主法向量；

第三计算模块，用于所述切向量和所述主法向量计算对应的每条所述弯曲曲线的第二法向量；

第四计算模块，用于所述第二法向量和所述主法向量计算对应的每条所述弯曲曲线的挠率；

第一确定模块，用于所述曲率、所述主法向量和所述第二法向量确定所述微分段的运动轨迹。