[发明专利]一种具有折纸骨骼防护的软体机器人

说明书

本发明提供了一种具有折纸骨骼防护的软体机器人，属于软体机器人技术领域。其包括前壳体和后壳体，二者间通过折纸骨骼连接，折纸骨骼整体采用折纸管结构，软体脊柱贯穿折纸管结构并嵌设于前、后壳体间，前、后壳体通过第一拉簧和第二拉簧柔性连接，第一拉簧、第二拉簧和软体脊柱共同组成双稳态弹性体系统，软体机器人在系统作用下拥有软体脊柱向上弯曲的弯曲储能状态和向下弯曲的伸展释能状态两种稳态，第一拉簧和第二拉簧在软体脊柱弯曲和伸展过程快速储存和释放弹性能，为软体机器人快速奔跑提供动力，软体脊柱通过气动驱动弯曲变形输入能量以突破双稳态能量势阱，实现稳态快速转换，使软体机器人快速储存和释放能量，从而实现快速奔跑。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，尤其是涉及一种具有折纸骨骼防护的软体机器人。

背景技术

在一些可能有着未知危险的环境，如野外未经探索的狭窄洞穴和有坍塌可能的建筑废墟等，人们需要对其进行探测和搜索等行动时，由于人体本身对未知环境的不适应以及目标环境的危险因素，人们开始寻找能安全进行探索工作的方法。近几十年来机器人技术的飞速发展为人们之前难以攻克的难题提供了许多新的解决办法，如何利用机器人进行非结构化环境的探索工作也成为了许多研究人员的研究方向。

传统的刚性机器人具有技术较为成熟、可靠性高、速度快等优点，且目前已经能够进行规模化生产。但刚性机器人有着结构复杂、灵活性差等缺点，这些限制使得刚性机器人在需要穿过狭窄的空间、形状复杂的通道等对灵活性要求较高的工作状况下存在较大的局限性和不可忽视的缺陷。因此，在刚性机器人无法胜任的环境下，另一种与之相对的机器人——软体机器人越来越开始被重视，对其进行相关研究的人员也越来越多。

软体机器人主体材料采用可大幅度变形的柔性材料，可实现连续变形，并在一定尺度内任意改变自身的尺寸和形状，具有自主适应不同形状的能力，有着极高的灵活性、很好的人机交互性能、高自由度以及高安全性。气驱动是软体机器人最主要最常见的驱动方式，但柔性材料大变形特性使气驱动软体机器人的变形时间较长，导致软体机器人的运动速度较低，故如何提高软体机器人的运动速度是一个急需解决的问题。

鉴于上述原因，本发明提出一种具有折纸骨骼防护的软体机器人，能够在复杂环境下实现快速运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有折纸骨骼防护的软体机器人，该软体机器人能够快速弯曲变形和伸展，从而快速储存和释放弹性能，实现软体机器人的快速运动。

本发明提供一种具有折纸骨骼防护的软体机器人，包括：前壳体和后壳体，所述前壳体和所述后壳体间设有与二者固定连接的折纸骨骼，所述折纸骨骼采用折纸管结构，软体脊柱贯穿所述折纸管结构并嵌设于所述前壳体和所述后壳体之间，所述前壳体的两侧和所述后壳体的两侧分别通过第一拉簧和第二拉簧柔性连接，所述第一拉簧、所述第二拉簧和所述软体脊柱共同组成双稳态弹性体系统，软体机器人在双稳态弹性体系统的作用下拥有两种稳态，分别为软体脊柱向上弯曲的弯曲储能状态和向下弯曲的伸展释能状态，所述第一拉簧和所述第二拉簧在所述软体脊柱发生弯曲和伸展的过程中快速储存和释放弹性能，为软体机器人的快速奔跑提供动力，所述软体脊柱通过气动驱动弯曲变形输入能量以突破双稳态能量势阱，实现双稳态状态之间快速转换，使软体机器人能快速储存和释放能量，从而实现快速奔跑。

优选地，所述折纸骨骼的两端分别通过螺栓与所述前壳体和所述后壳体固定连接。

优选地，所述折纸骨骼包括第一TMP折纸结构和第二TMP折纸结构，所述第一TMP折纸结构和所述第二TMP折纸结构之间通过胶连接形成所述折纸管结构，所述折纸管结构包裹于所述软体脊柱的外部。