[发明专利]基于新型气动肌肉的气动软体触手机器人

说明书

本申请公开了一种基于新型气动肌肉的气动软体触手机器人，包括依次连接的第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部，第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部的驱动方式均为流体驱动，且可相互独立工作；第一驱动部包括第一柔性组件，第二驱动部包括第二柔性组件，第三驱动部包括第三柔性组件，第一柔性组件、第二柔性组件和第三柔性组件均在流体驱动下通过弯曲或伸展，抓取或移动目标物，柔性组件包括波纹网伸长型气动肌肉，其伸长量来源于轴向层叠的波纹，波纹使其伸长量与角度无关，突破了双螺旋编织网和囊颗粒型气动肌肉的设计局限。通过流体驱动，控制每个驱动部的每组气动肌肉之间独立工作，使得机器人能够进行空间3维弯曲、伸展运动。

技术领域

本发明一般涉及机器人技术领域，具体涉及一种基于新型气动肌肉的气动软体触手机器人。

背景技术

传统的刚性机械臂在抓取物体时具有很强的可靠性，然而如果抓取不规则目标物体时，传统的刚性机械臂的抓取可靠性将大大降低。并且刚性机械臂在抓取目标物体时不免会与目标物体产生刚性碰撞力，这对机械臂和目标物体都是有损伤的。与刚性机械臂相比，软性机器人在抓取不规则物体、狭小空间作业、人机交互频繁的场景具有明显的优势。在抓取目标物体时，由于软体机器人全柔性的结构将不会发生刚性碰撞。与传统的刚性机器人相比，本发明的软体触手机器人具有大弯曲形变的特性。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种基于新型气动肌肉的气动软体触手机器人，具有灵活的弯曲能力和对复杂结构环境的适应能力，可以在三维空间实现对不规则、易碎物体灵活的抓取操作，也可应用于复杂非结构环境下进行地搜索和救援等任务。

第一方面，本发明的一种基于新型气动肌肉的气动软体触手机器人，包括：依次连接的第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部，第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部的驱动方式均为流体驱动，且可相互独立工作；

第一驱动部包括第一柔性组件，第二驱动部包括第二柔性组件，第三驱动部包括第三柔性组件，第一柔性组件、第二柔性组件和第三柔性组件均可在流体驱动下通过弯曲或伸展抓取或移动目标物；

其中，第一柔性组件、第二柔性组件和第三柔性组件均为至少三根波纹网伸长型气动肌肉，每个波纹网伸长型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；

波纹编织网包括碳纤维沿着伸缩管的轴向层叠形成波纹结构，波纹结构用于波纹编织网伸长。

优选的，第一驱动部还包括第一端盖和第二端盖，第一柔性组件的一端连接第一端盖，第一柔性组件的另一端连接第二端盖的第一面，第一柔性组件内部设有气孔；

第二驱动部还包括第三端盖，第二柔性组件的一端连接第二端盖的第二面，第二柔性组件的另一端连接第三端盖的第一面，第二柔性组件内部设有气孔；

第三驱动部包括底座，第三柔性组件的一端连接在第三端盖的第二面，第三柔性组件的另一端连接底座，第三柔性组件内部设有气孔；

第二端盖、第三端盖和底座的中央分别开设通孔，底座通过通孔连接外部气动控制设备的气管，气管依次穿过第三端盖中央的通孔和第二端盖中央的通孔，并通过硅胶水密封气管与通孔的连接处；

第一柔性组件、第二柔性组件和第三柔性组件的内部的气孔分别连接气管，使得第一柔性组件、第二柔性组件和第三柔性组件各自或同时发生弯曲或伸展，用于抓取目标物。

优选的，波纹编织网沿着伸缩管轴向长度大于伸缩管沿其轴向的长度。

优选的，第一柔性组件包括三根气动肌肉，三根气动肌肉呈等边三角形排列，第一端盖和第二端盖的第一面分别设置有三个第一连接头，第一端盖和第二端盖的第一面上的第一连接头分别呈等边三角形排列，用于与对应的三根气动肌肉连接，且每个第一连接头上均开设有第一气孔，分别可单独连通气管给每个伸缩管中充入气体。