[发明专利]一种吞咽机器人

说明书

本发明提供了一种吞咽机器人，其包括柔性通道和多个可折展节段，多个可折展节段依次设置于柔性通道的轴向外周，可折展节段包括端面机构、连接机构和驱动机构，其中驱动机构在带动端面机构径向闭合或张开的同时，能够带动连接机构轴向收缩或伸展。本发明可实现在轴向和径向上的同步伸缩，并可以通过改变可折展节段的个数来控制仿生吞咽机器人的作用长度，以用于捕捉和吞咽不同的猎物及适应不同的应用场景。

技术领域

本发明属于仿生机械技术领域，具体涉及一种吞咽机器人。

背景技术

目前现有的吞咽机器人主要有两类：

一类以气体或液体驱动柔性材料变形实现吞咽动作，如气动控制硅橡胶内腔表面收缩或扩张，或利用气动肌肉做端面驱动件和中间连接件带动机器人弯曲和伸缩模仿蛇吞咽过程等；此类机器人常需要外加大量的气动管道，通过控制各管道的进出气量来实现复杂的吞咽运动，因此，机器人的结构和算法均较为复杂，且由于存在外加的气动管道，机器人需要有较好的气密性，则机器人无法很好的应用到郊外环境中。此外，这些机器人在设计时便确定了其整机长度，在使用过程中一般不可改变，这同样限制了机器人的应用。

另一类以弹性材料作为端面结构，利用中间的连接结构来连接相邻端面，在端面机构和中间连接结构的配合下完成吞咽运动。如中国专利CN110495301A中公开了一种环抱吞咽式的脐橙采摘器，其吞咽机构是利用多个弹性环状绳作为端面结构，四条弹性绳子作为中间连接，塑料框作为底部，可实现对不同直径大小脐橙的收集工作；此类机器人作为一种被动的收集装置，并无法作为主动的抓捕机构，尤其对于一些异型的猎物更是束手无策。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种吞咽机器人，可实现在轴向和径向上的同步伸缩，并可以通过改变可折展节段的个数来控制仿生吞咽机器人的作用长度，以用于捕捉和吞咽不同的猎物及适应不同的应用场景。

为了实现上述目的，本发明提供了一种吞咽机器人，其包括柔性通道和多个可折展节段，多个可折展节段依次设置于柔性通道的轴向外周，可折展节段包括：

端面机构，包括多个弧形杆和多个四向连接块；

其中弧形杆的近端设有第一孔，弧形杆的中部设有第二孔，弧形杆的远端设有第三孔；

其中两个弧形杆的朝向相对形成一个弧形杆组，多个弧形杆两两一组所形成所弧形杆组均匀分布于柔性通道的轴向外周；

其中该弧形杆组中的弧形杆的远端通过第三孔相铰接、近端分别铰接在不同的四向连接块上，或该弧形杆组中的弧形杆的近端通过第一孔相铰接、远端分别铰接在不同的四向连接块上，并且任意两组该弧形杆组中相邻的两个弧形杆通过第二孔相铰接；

连接机构，包括中间连杆、用于连接的四个连接连杆单元、用作推进的推进连杆单元，中间连杆与柔性通道同方向设置；

其中连接连杆单元为3R1P机构，连接连杆单元包括第一连接连杆和第二连接连杆，第一连接连杆的中部设有槽，槽内设有能够沿第一连接连杆的杆长方向滑移的滑块，第一连接连杆的一端铰接在中间连杆上，第二连接连杆的一端铰接在中间连杆上，第一连接连杆的另一端铰接在四向连接块上，第二连接连杆的另一端铰接在滑块上；

其中四个连接连杆单元分别连接在中间连杆上并且分别与两个端面机构中位于同一平面内的四个四向连接块相连接；

其中在柔性通道上设有穿孔，主推进连杆单元包括第一推进连杆、第二推进连杆、第三推进连杆和第四推进连杆，第一推进连杆的一端和第二推进连杆的一端相铰接并形成V形结构，该V形结构穿过穿孔并伸入柔性通道内，第一推进连杆的另一端与一个四向连接块相铰接，第二推进连杆的另一端与第三推进连杆的一端相铰接，第三推进连杆的另一端铰接在中间连杆上，第四推进连杆的一端铰接在滑块上，第四推进连杆的另一端铰接在第三推进连杆的中部；

以及