CN110125924B - 一种软体仿生足式机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种软体仿生足式机器人，包括多个软体机械臂，所述软体机械臂设有多个运动单元，每个所述运动单元包括扭转模块、伸长模块、收缩模块和弯曲模块中的一种或多种；多个所述运动单元组合，实现软体机械臂全姿态的运动。本发明不仅可以通过不同运动单元组成的软体机械臂，实现软体仿生足式机器人在水下的游动、爬行以及其在陆地或斜坡上的爬行，从而适应更加复杂的环境、实现更加丰富的功能；而且运动姿态不再局限于单一的弯曲、扭转、伸长和缩短，软体机械臂可以实现全姿态的运动，其运动形式更加完整。

Description

一种软体仿生足式机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种软体仿生足式机器人。
背景技术
随着机器人产业的迅速发展，机器人技术已应用到各个领域，但是由于传统刚性机器人结构的限制，其在坎坷地形或陡峭地形中的行动十分受限。传统刚性机器人存在结构笨重、噪音较大、可靠性低、安全系数低、环境适应性差等不足，难以完全适应医疗康复、抢险救援、人机安全交互、复杂环境勘测等社会需求。软体机器人由于软体材料本身柔软性和可变形性，理论上具有无限多个自由度，近年来备受广大学者的瞩目。
但是，在现有软体机器人中，软体机械臂难以实现多姿态复合的运动，不便在复杂工况下进行移动和操作作业。
发明内容
本发明解决的问题是在现有软体机器人中，软体机械臂难以实现多姿态复合的运动，不便在复杂工况下进行移动和操作作业。
为解决上述问题，本发明提供一种软体仿生足式机器人，包括多个软体机械臂，所述软体机械臂设有多个运动单元，每个所述运动单元包括扭转模块、伸长模块、收缩模块和弯曲模块中的一种或多种；多个所述运动单元组合，实现软体机械臂全姿态的运动。
可选地，所述扭转模块包括第一弹性基体、逆时针扭转驱动器和顺时针扭转驱动器，所述逆时针扭转驱动器和顺时针扭转驱动器均设有多个，所述逆时针扭转驱动器沿着所述第一弹性基体的中心轴以左旋方式对称设置在所述第一弹性基体中，所述顺时针扭转驱动器沿着所述第一弹性基体的中心轴以右旋方式对称设置在所述第一弹性基体中。
可选地，所述逆时针扭转驱动器和所述顺时针扭转驱动器均采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动、气压驱动或者介电高弹性体驱动中的一种。
可选地，所述伸长模块包括第二弹性基体、伸长驱动器；所述伸长驱动器为圆环型，所述伸长驱动器沿着所述第二弹性基体的母线方向均匀布置在所述第二弹性基体中。
可选地，所述伸长驱动器采用形状记忆合金弹簧驱动、化学反应驱动中的一种。
可选地，所述收缩模块包括第三弹性基体、收缩驱动器和挡片；所述收缩驱动器设有多个，所述收缩驱动器沿着所述第三弹性基体的中心轴对称布置在第三弹性基体中；所述挡片设置在第三弹性基体中，并与所述收缩驱动器的一端连接。
可选地，所述收缩驱动器采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动中的一种。
可选地，所述弯曲模块包括第四弹性基体、弯曲驱动器；所述弯曲驱动器设有多个，所述弯曲驱动器沿着所述第四弹性基体的中心轴均匀布置在所述第四弹性基体中，且所述弯曲驱动器平行于第四弹性基体的母线方向。
可选地，所述弯曲驱动器采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动、气压驱动或者介电高弹性体驱动中的一种。
可选地，相邻所述运动单元一体成型或可拆卸连接。
可选地，所述运动单元内部还设有软管，所述软管内部填充有固体颗粒；所述软管内部被抽气，所述固体颗粒相互接触挤压，所述软体机械臂刚度增加。
可选地，所述软体机械臂端部的所述运动单元设有气动吸盘，所述气动吸盘沿所述运动单元的母线均匀布置于其外表面。
可选地，至少有两个所述软体机械臂为操作臂，所述操作臂上设有传感器模块组，所述传感器模块组包括：
识别传感器，所述识别传感器用于检测目标物体的形状、颜色等基本属性；
距离传感器，所述距离传感器目标物体的位置、角度和距离信息；
接近觉传感器，所述接近觉传感器用于检测目标物体的移动与位置信息；
压力传感器，所述压力传感器用于检测抓持目标物体时的压力大小、分布等信息；
滑觉传感器，所述滑觉传感器用于检测抓持目标物体时的滑移程度。
可选地，所述机械臂包括两个运动单元，分别为扭转臂单元和伸缩臂单元，所述扭转臂单元和所述伸缩臂单元通过连接件拆卸式连接；所述扭转臂单元设有扭转模块和弯曲模块，实现扭转和弯曲；所述伸缩臂单元设有伸长模块、收缩模块和弯曲模块，分别实现伸长、收缩和弯曲。
可选地，所述软体机械臂包括三个运动单元，沿着所述软体机械臂延伸方向依次设置，分别为根部运动单元、中部运动单元、端部运动单元；所述根部运动单元设有弯曲模块和收缩模块，分别实现弯曲和收缩；所述中部运动单元设有弯曲模块和收缩模块，分别实现弯曲和收缩；所述端部运动单元设有弯曲模块和扭转模块，分别实现弯曲和扭转。
可选地，所述软体机械臂包括三个运动单元，沿着所述机械臂延伸方向依次设置，分别为根部运动单元、中部运动单元、端部运动单元；所述根部运动单元设有弯曲模块和扭转模块，分别实现弯曲和扭转；所述中部运动单元设有弯曲模块和收缩模块，分别实现弯曲和收缩；所述端部运动单元设有弯曲模块和伸长模块，分别实现弯曲和伸长。
可选地，所述软体机械臂包括六个运动单元，沿着所述软体机械臂延伸方向依次设置，分别为第一运动单元、第二运动单元、第三运动单元、第四运动单元、第五运动单元和第六运动单元；所述第一运动单元包括弯曲模块和收缩模块，分别实现弯曲和收缩；所述第二运动单元包括弯曲模块和扭转模块，分别实现弯曲和扭转；所述第三运动单元包括弯曲模块和伸长模块，分别实现弯曲和伸长；所述第四运动单元包括收缩模块和扭转模块，分别实现收缩和扭转；所述第五运动单元包括收缩模块和伸长模块，分别实现收缩和伸长；所述第六运动模块包括伸长模块和扭转模块，分别实现伸长和扭转。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：1、可以通过不同运动单元组成的软体机械臂，实现软体仿生足式机器人在水下的游动、爬行以及其在陆地或斜坡上的爬行，从而适应更加复杂的环境、实现更加丰富的功能；2、运动姿态不再局限于单一的弯曲、扭转、伸长和缩短，软体机械臂可以实现全姿态的运动，其运动形式更加完整；采用模块化思想来设计软体机械臂的结构，通过不同的模块分别实现伸长、缩短、弯曲、扭转等运动形式，采用模块化分段驱动兼顾了软体机械臂运动的完整性和控制的方便性，避免了同一软体机械臂集成了过多驱动器导致结构过于复杂、体积过于庞大等问题。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的结构示意图；
图2为图1的部分***示意图；
图3为本发明一种实施方式的底部示意图；
图4为软体机械臂一种实施方式的结构示意图；
图5为扭转模块一种实施方式的结构示意图；
图6为伸长模块一种实施方式的结构示意图；
图7为收缩模块一种实施方式的结构示意图；
图8为弯曲模块一种实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
1-软体机械臂、2-柔性外壳、3-基座、4-柔性电池、5-DSP控制模块、6-无线通信模块、7-内置传感模块、8-紧固模块；
11-运动单元、12-连接件、13-软管、14-气动吸盘、15-传感器模块组、16-扭转模块、17-伸长模块、18-收缩模块、19-弯曲模块、81-滚珠；
111-扭转臂单元、112-伸缩臂单元、161-第一弹性基体、162-顺时针扭转驱动器、163-逆时针扭转驱动器、171-第二弹性基体、172-伸长驱动器、181-第三弹性基体、182-收缩驱动器、183-挡片、191-第四弹性基体、192-弯曲驱动器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1-3所示，一种软体仿生足式机器人，包括多个软体机械臂1，所述软体机械臂1设有多个运动单元11，每个运动单元11包括扭转模块16、伸长模块17、收缩模块18和弯曲模块19中的一种或多种；多个运动单元11组合，实现软体机械臂1的全姿态运动。
全姿态运动是指：软体机械臂1不再拘泥于单一的实现伸长、缩短、弯曲、扭转，而是能够实现伸长、缩短、弯曲、扭转的不同组合。
本发明不仅能够通过不同运动单元11组成的软体机械臂1，实现软体仿生足式机器人在水下的游动、爬行以及其在陆地或斜坡上的爬行，从而适应更加复杂的环境、实现更加丰富的功能；而且运动姿态不再局限于单一的弯曲、扭转、伸长和缩短，软体机械臂1可以实现全姿态的运动，其运动形式更加完整；同时采用模块化思想来设计软体机械臂1的结构，通过不同的模块分别实现伸长、缩短、弯曲、扭转等运动形式，采用模块化分段驱动兼顾了软体机械臂1运动的完整性和控制的方便性，避免了同一软体机械臂1集成了过多驱动器导致结构过于复杂、体积过于庞大等问题。
具体地，如图5所示，扭转模块16包括第一弹性基体161、逆时针扭转驱动器163和顺时针扭转驱动器162，逆时针扭转驱动器163和顺时针扭转驱动器162均设有多个，逆时针扭转驱动器163沿着第一弹性基体161的中心轴以左旋方式对称设置在第一弹性基体161中，顺时针扭转驱动器162沿着第一弹性基体161的中心轴以右旋方式对称设置在第一弹性基体161中。
其中，第一弹性基体161由弹性材料制成，可选为硅胶；逆时针扭转驱动器163和顺时针扭转驱动器162均采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动、气压驱动或者介电高弹性体驱动中的一种；顺时针扭转驱动器162和逆时针扭转驱动器163可选为形状记忆合金弹簧驱动，形状记忆合金弹簧通电后能够产生形变，从而进行驱动。
当逆时针扭转驱动器163通电加热时，形状记忆合金弹簧通电收缩，此时第一弹性基体161各截面受到逆时针方向的扭转力矩从而使第一弹性基体161的端部相对于根部发生逆时针转动，从而实现扭转模块16的逆时针扭转功能；停止对逆时针扭转驱动器163通电后，形状记忆合金弹簧带动第一弹性基体161复位到初始状态。
同理，当顺逆时针扭转驱动器163通电加热时，形状记忆合金弹簧通电收缩，此时第一弹性基体161各截面受到逆时针方向的扭转力矩从而使第一弹性基体161的端部相对于根部发生顺时针转动，从而实现扭转模块16的顺逆时针扭转功能；停止对顺时针扭转驱动器162通电后，形状记忆合金弹簧带动第二弹性基体复位到初始状态。
具体地，如图6所示，伸长模块17包括第二弹性基体171、伸长驱动器172；伸长驱动器172为圆环型，伸长驱动器172沿着第二弹性基体171的母线方向均匀布置在第二弹性基体171中。
其中，第二弹性基体171由不可压缩材料制成；伸长驱动器172采用形状记忆合金弹簧驱动、化学反应驱动中的一种。伸长驱动器172可选为形状记忆合金弹簧，形状记忆合金弹簧通电后能够产生形变，从而进行驱动。
当伸长驱动器172通电加热时，圆环状形状记忆合金弹簧向内均匀收缩，由于形状记忆合金弹簧均布于第二弹性基体171中，因此第二弹性基体171受到形状记忆合金弹簧的径向力从而向内收缩，同时，由于第二弹性基体171是不可压缩的材料，其会沿着轴线方向伸长，从而实现伸长模块17的伸长功能，停止对伸长驱动器172通电后，形状记忆合金弹簧带动所述第二弹性基体171复位到初始状态。
具体地，如图7所示，收缩模块18包括第三弹性基体181、收缩驱动器182和挡片183；收缩驱动器182设有多个，收缩驱动器182沿着第三弹性基体181的中心轴对称布置在第三弹性基体181中；挡片183设置在第三弹性基体181中，并与收缩驱动器182的一端连接。
其中，第三弹性基体181由弹性材料制成，可选为硅胶；挡片183为碟形，起到促使收缩模块18受力均匀的目的；收缩驱动器182采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动中的一种，收缩驱动器182可选为形状记忆合金弹簧驱动，形状记忆合金弹簧通电后能够产生形变，从而进行驱动。
当收缩驱动器182通电加热时，形状记忆合金弹簧缩短，挡片183促使第三弹性基体181受均布载荷并沿着第三弹性基体181的中心轴收缩，从而实现收缩模块18的收缩功能。
具体地，如图8所示，所述弯曲模块19包括第四弹性基体191、弯曲驱动器192；弯曲驱动器192设有多个，弯曲驱动器192沿着第四弹性基体的中心轴均匀布置在第四弹性基体191中，且弯曲驱动器192平行于第四弹性基体191的母线方向。
其中，第四弹性基体191由弹性材料制成，可选为硅胶；弯曲驱动器192采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动、气压驱动或者介电高弹性体驱动中的一种；弯曲驱动器192可选为形状记忆合金弹簧驱动，形状记忆合金弹簧通电后能够产生形变，从而进行驱动。
当弯曲驱动器192通电加热时，第四弹性基体191的母线分别向四个不同方向弯曲，也可以通过不同弯曲形状记忆合金弹簧的组合实现向任意方向的弯曲，从而实现弯曲模块19的弯曲功能。
具体地，相邻运动单元11一体成型或可拆卸连接。由此，在相邻运动单元11一体成型时，便于软体机械臂1的整体性；在相邻运动单元11可拆卸连接时，能够根据实际需求选取不同段进行组合，能够适应不同的工况。
具体地，运动单元11内部还设有软管13，软管13内部填充有固体颗粒；当软管13内部被抽气时，其内部的固体颗粒相互接触挤压，由此，实现软体机械臂1刚性的增加。
具体地，软体机械臂1端部的运动单元11设有气动吸盘14，气动吸盘14沿运动单元11的母线均匀布置。由此，在气动吸盘14的作用下，能够实现软体机械臂1与目标物体的吸附。
具体地，至少有两个软体机械臂1为操作臂，操作臂上设有传感器模块组15，传感器模块组15包括：识别传感器，用于检测目标物体的形状、颜色等基本属性；距离传感器，用于检测目标物体的位置、角度和距离信息；接近觉传感器，用于检测目标物体的移动与位置信息；压力传感器，用于检测抓持目标物体时的压力大小、分布等信息。
软体仿生足式机器人还包括基座3、柔性外壳2、柔性电池4、***头9、内置传感模块7和控制***，基座3和柔性外壳2拆卸连接在一起，基座3和柔性外壳2内部构成安装腔；控制***包括DSP控制模块5和无线通信模块6。其中，柔性电池4、内置传感模块7、DSP控制模块5、无线通信模块6位于安装腔中；***头内嵌在柔性外壳2上。
DSP控制模块5通过无线通信模块6与独立的上位机模块无线连接，通过上位机模块负责在远端控制软体仿生足式机器人。
柔性电池4为软体仿生足式机器人供电，***头9负责图像采集与实时观察。内置传感模块7主要包括超声波传感器、力矩传感器、速度和加速度传感器、温湿度传感器等。
超声波传感器用于软体仿生足式机器人导航和回避障碍物；力矩传感器用于监测主要受力部位的力矩大小为软体仿生足式机器人提供安全警示；速度与加速度传感器用于检测软体仿生足式机器人内部***的速度与加速度；温湿度传感器用于检测周围环境的温度与湿度来保障软体仿生足式机器人工作环境的安全。
如图3所示，基座3与软体机械臂1之间布置有紧固模块8，其与地面接触部分安装球形滚珠81。软体机械臂1沿着基座3的中轴线左右对称并均匀设置。
一种实施方式中，如图1、4所示，软体仿生足式机器人包括八个软体机械臂1，每个软体机械臂1包括两个运动单元11，分别为扭转臂单元111和伸缩臂单元112，扭转臂单元111和伸缩臂单元112通过连接件12拆卸式连接；其中，扭转臂单元111设有扭转模块16和弯曲模块19，实现扭转和弯曲；伸缩臂单元112设有伸长模块17、收缩模块18和弯曲模块19，分别实现伸长、收缩和弯曲。由此，扭转臂单元111和伸缩臂单元112组合形成软体机械臂1，能够实现根部的扭转，以及端部的伸长、收缩和弯曲。
其中，软体机械臂1整体呈圆锥形，在扭转模块16中，第一弹性基体161形状为圆锥形并且中心留有圆柱形通孔。逆时针扭转驱动器163和顺时针扭转驱动器162均设有四根；在伸长模块17中，第二弹性基体171形状为圆锥形并且中心留有圆柱形通孔；在收缩模块18中，第三弹性基体181形状为圆锥形并且中心留有圆柱形通孔，收缩驱动器182设有四根；在弯曲模块19中，第四弹性基体191形状为圆锥形并且中心留有圆柱形通孔，弯曲驱动器192设有四根。
其中，连接件12为连接环，一端连接扭转臂单元111，另一端连接伸缩臂单元112，从而实现扭转臂单元111和伸缩臂单元112的可拆卸连接。
其中，扭转臂单元111和伸缩臂单元112内部还设有软管13，软管13分别位于扭转模块16、伸长模块17、收缩模块18和弯曲模块19的通孔中，软管13内部填充有固体颗粒；在软管13内部被抽气时，固体颗粒相互接触挤压，促使扭转臂单元111和伸缩臂单元112的刚度增加。伸缩臂单元112的端部布置有气动吸盘14，气动吸盘14沿伸缩臂单元112的母线均匀布置。由此，在启动吸盘的作用下，能够实现伸缩臂单元112与目标物体的吸附。
为了便于后续描述，将软体仿生足式机器人的八个软体机械臂1按照方位进行命名，其中左侧的四个分别为：L1、L2、L3、L4；右侧的四个分别为：R1、R2、R3、R4，其中，L1和R1为操作臂，剩余的为移动臂。
软体仿生足式机器人在抓持过程中，操作臂L1(R1)首先向前伸展并绕过目标物体，端部传感器模块检测操作臂与目标物体的距离反馈给DSP控制模块5，通过控制DSP模块5控制操作臂向目标物体靠拢；对操作臂L1中扭转臂单元111和扭转臂单元112右边的弯曲驱动器192、对操作臂R1中扭转臂单元111和扭转臂单元112左边的弯曲驱动器192同时通电，使操作臂L1(R1)向内弯曲至包围目标物体；气动吸盘14通气使操作臂吸附于目标物体表面；对操作臂L1(R1)中上方的弯曲驱动器192通电，使操作臂向上弯曲，通过内置传感模块7检测操作臂的力矩，通过改***管13中的固体颗粒的填充程度来调整操作臂刚度，通过端部传感模块检测操作臂与目标物体之间的压力分布与滑移程度等，改变气动吸盘14的气压大小，实现对目标物体的抓持。
软体仿生足式机器人在较为平坦的地面爬行时，需要通过移动臂L2～L4、R2～R4的组合运动实现，具体为，DSP控制模块5输出PWM信号控制驱动器的变化量；首先将移动臂L3、R2和R4作为一组，称其为固定组，移动臂L3、R2和R4的扭转驱动器通电加热，使软体机械臂1扭转；同时固定组中，气动吸盘14与地面平行，对气动吸盘14通气使其吸附于地面，使软体仿生足式机器人位置固定；随后将移动臂L2、R3和L4作为一组，称其为移动组，在移动组L2、R3、L4中，几者伸缩臂单元112中弯曲模块19上方的弯曲驱动器192以及几者扭转臂单元111中弯曲模块19下方的弯曲驱动器192同时通电，移动组上抬；再将伸长模块17的伸长驱动器172通电，移动组前伸；再在固定组L3、R2、R4中，对移动臂L3右边的弯曲驱动器192以及对移动臂R2、R4左边的弯曲驱动器192同时通电，固定组内弯，使软体仿生足式机器人整体相对地面向前移动。当软体仿生足式机器人完成移动，气动吸盘14撤去气压，固定组与地面脱离吸附，驱动器停止通电，移动臂恢复常态形状。固定组与移动组互换，两组交替进行摆动，实现软体仿生足式机器人在平坦地面的移动。
软体仿生足式机器人在大坡度斜面运动时，需要移动臂L4、R4的气动吸盘14通气使L4、R4吸附于地面，两者内部软管13抽气使其刚度增加，在尾部起支撑作用；首先移动臂L3、R3的气动吸盘14通气使其吸附于斜面，移动臂L3中的顺时针扭转驱动器162与移动臂R3中的逆时针扭转驱动器163同时通电，并产生反方向的扭转，使软体仿生足式机器人上移；随后，移动臂L4中伸缩臂单元112和扭转臂单元111右边的弯曲驱动器192、移动臂R4中伸缩臂单元112和扭转臂单元111左边的弯曲驱动器192同时通电，使L4、R4内弯，随后L4、R4中的气动吸盘14通气、软管13抽气使其吸附于地面并起支撑作用；其次移动臂L2、R2的气动吸盘14通气使其吸附于斜面，撤去移动臂L3、R3的驱动，移动臂L2的顺时针扭转驱动器162与移动臂R2的逆时针扭转驱动器163同时通电，使软体仿生足式机器人上移，通过循环扭转使软体仿生足式机器人在大坡度斜面移动。利用平面和大坡度斜面移动的组合，软体仿生足式机器人能够实现在崎岖地形下的移动。
软体仿生足式机器人在水中运动时，其保持水平状态。首先移动臂L2、R2保持向外弯曲、其余移动臂保持向内弯曲。当软体仿生足式机器人向前移动时，通过改变PWM信号的占空比，促使移动臂L2、R2快速向内弯曲，其余移动臂快速向外甩动，带动软体仿生足式机器人向前摆动；移动臂缓慢回复初始状态，形成一个循环，通过移动臂的循环摆动，软体仿生足式机器人在水下能够直线前进。软体仿生足式机器人实现在水中转动，移动臂L2、L3中扭转臂单元111和伸缩臂单元112右边的弯曲驱动器192以及移动臂R2、R3中扭转臂单元111和伸缩臂单元112左边的弯曲驱动器192同时通电，使移动臂弯曲，通过水对软体机械臂1的作用力，带动软体仿生足式机器人绕形心主轴逆时针(顺时针)转动。
在本发明中，软体机械臂1被分为两段，但其结构不局限于此。软体机械臂1按照不同的工况改变不同模块的搭配方式，并且可以采用多段式结构。针对不同的工况，软体机械臂1可以根据需要改变各运动模块的组合搭配方式，例如三段、六段等。
一种实施方式中，软体机械臂1包括三个运动单元11，沿着软体机械臂1延伸方向依次设置，分别为根部运动单元、中部运动单元、端部运动单元；根部运动单元设有弯曲模块19、收缩模块18，分别实现弯曲和收缩；端部运动单元设有弯曲模块19和收缩模块18，分别实现弯曲和收缩；根部运动单元设有弯曲模块19和扭转模块16，分别实现弯曲和扭转。由此，软体仿生足式机器人在该软体机械臂的作用下，能够在平坦地面快速移动。
一种实施方式中，软体机械臂1包括三个运动单元11，沿着软体机械臂1延伸方向依次设置，分别为根部运动单元、中部运动单元、端部运动单元；根部运动单元设有弯曲模块19、扭转模块16，分别实现弯曲和扭转；端部运动单元设有弯曲模块19和收缩模块18，分别实现弯曲和收缩；根部运动单元设有弯曲模块19和伸长模块17，分别实现弯曲和伸长。由此，软体仿生足式机器人在该软体机械臂的作用下，能够在狭窄洞穴勘测。
一种实施方式中，软体机械臂1包括六个运动单元11，沿着软体机械臂1延伸方向依次设置，分别为第一运动单元、第二运动单元、第三运动单元、第四运动单元、第五运动单元和第六运动单元；第一运动单元包括弯曲模块19和收缩模块18，分别实现弯曲和收缩；第二运动单元包括弯曲模块19和扭转模块16，分别实现弯曲和扭转；第三运动单元包括弯曲模块19和伸长模块17，分别实现弯曲和伸长；第四运动单元包括收缩模块18和扭转模块16，分别实现收缩和扭转；第五运动单元包括收缩模块18和伸长模块17，分别实现收缩和伸长；第六运动模块包括伸长模块17和扭转模块16，分别实现伸长和扭转。由此，软体仿生足式机器人在该软体机械臂的作用下，能够进行旋拧阀门、使用工具等复杂操作。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种软体仿生足式机器人，其特征在于，包括多个软体机械臂(1)，所述软体机械臂(1)采用模块化分段驱动，所述软体机械臂(1)设有多个运动单元(11)，至少一个所述运动单元(11)包括扭转模块(16)、收缩模块(18)和弯曲模块(19)中的多种以及伸长模块(17)；多个所述运动单元(11)组合，实现软体机械臂(1)全姿态的运动，所述全姿态的运动包括实现伸长、缩短、弯曲和扭转的不同组合；
所述伸长模块(17)包括第二弹性基体(171)和伸长驱动器(172)，所述伸长驱动器(172)为圆环型，所述伸长驱动器(172)适于沿径向向内收缩以驱动所述第二弹性基体(171)伸长；
所述收缩模块(18)包括第三弹性基体(181)和收缩驱动器(182)，所述收缩驱动器(182)适于沿所述第三弹性基体(181)的轴向收缩以驱动所述第三弹性基体(181)收缩。
2.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述扭转模块(16)包括第一弹性基体(161)、逆时针扭转驱动器(163)和顺时针扭转驱动器(162)，所述逆时针扭转驱动器(163)和顺时针扭转驱动器(162)均设有多个，所述逆时针扭转驱动器(163)沿着所述第一弹性基体(161)的中心轴以左旋方式对称设置在所述第一弹性基体(161)中，所述顺时针扭转驱动器(162)沿着所述第一弹性基体(161)的中心轴以右旋方式对称设置在所述第一弹性基体(161)中。
3.根据权利要求2所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述逆时针扭转驱动器(163)和所述顺时针扭转驱动器(162)均采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动、气压驱动或者介电高弹性体驱动中的一种。
4.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述伸长驱动器(172)沿着所述第二弹性基体(171)的母线方向均匀布置在所述第二弹性基体(171)中。
5.根据权利要求4所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述伸长驱动器(172)采用形状记忆合金弹簧驱动、化学反应驱动中的一种。
6.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述收缩模块(18)还包括挡片(183)；所述收缩驱动器(182)设有多个，所述收缩驱动器(182)沿着所述第三弹性基体(181)的中心轴对称布置在第三弹性基体(181)中；所述挡片(183)设置在第三弹性基体(181)中，并与所述收缩驱动器(182)的一端连接。
7.根据权利要求6所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述收缩驱动器(182)采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动中的一种。
8.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述弯曲模块(19)包括第四弹性基体(191)、弯曲驱动器(192)；所述弯曲驱动器(192)设有多个，所述弯曲驱动器(192)沿着所述第四弹性基体(191)的中心轴均匀布置在所述第四弹性基体(191)中，且所述弯曲驱动器(192)平行于第四弹性基体(191)的母线方向。
9.根据权利要求8所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述弯曲驱动器(192)采用形状记忆合金弹簧驱动、线驱动、气压驱动或者介电高弹性体驱动中的一种。
10.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，相邻所述运动单元(11)一体成型或可拆卸连接。
11.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述运动单元(11)内部还设有软管(13)，所述软管(13)内部填充有固体颗粒；所述软管(13)内部被抽气，所述固体颗粒相互接触挤压，所述软体机械臂(1)刚度增加。
12.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述软体机械臂(1)端部的所述运动单元(11)设有气动吸盘(14)，所述气动吸盘(14)沿所述运动单元(11)的母线均匀布置于其外表面。
13.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，至少有两个所述软体机械臂(1)为操作臂，所述操作臂上设有传感器模块组(15)，所述传感器模块组(15)包括：
识别传感器，所述识别传感器用于检测目标物体的形状、颜色基本属性；
距离传感器，所述距离传感器目标物体的位置、角度和距离信息；
接近觉传感器，所述接近觉传感器用于检测目标物体的移动与位置信息；
压力传感器，所述压力传感器用于检测抓持目标物体时的压力大小、分布信息；
滑觉传感器，所述滑觉传感器用于检测抓持目标物体时的滑移程度。
14.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述软体机械臂(1)包括两个运动单元(11)，分别为扭转臂单元(111)和伸缩臂单元(112)，所述扭转臂单元(111)和所述伸缩臂单元(112)通过连接件(12)拆卸式连接；所述扭转臂单元(111)设有扭转模块(16)和弯曲模块(19)，实现扭转和弯曲；所述伸缩臂单元(112)设有伸长模块(17)、收缩模块(18)和弯曲模块(19)，分别实现伸长、收缩和弯曲。
15.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述软体机械臂(1)包括三个运动单元(11)，沿着所述机械臂延伸方向依次设置，分别为根部运动单元、中部运动单元、端部运动单元；所述根部运动单元设有弯曲模块(19)和收缩模块(18)，分别实现弯曲和收缩；所述中部运动单元设有弯曲模块(19)和收缩模块(18)，分别实现弯曲和收缩；所述端部运动单元设有弯曲模块(19)和扭转模块(16)，分别实现弯曲和扭转。
16.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述软体机械臂(1)包括三个运动单元(11)，沿着所述软体机械臂(1)延伸方向依次设置，分别为根部运动单元、中部运动单元、端部运动单元；所述根部运动单元设有弯曲模块(19)和扭转模块(16)，分别实现弯曲和扭转；所述中部运动单元设有弯曲模块(19)和收缩模块(18)，分别实现弯曲和收缩；所述端部运动单元设有弯曲模块(19)和伸长模块(17)，分别实现弯曲和伸长。
17.根据权利要求1所述的软体仿生足式机器人，其特征在于，所述软体机械臂(1)包括六个运动单元(11)，沿着所述软体机械臂(1)延伸方向依次设置，分别为第一运动单元、第二运动单元、第三运动单元、第四运动单元、第五运动单元和第六运动单元；所述第一运动单元包括弯曲模块(19)和收缩模块(18)，分别实现弯曲和收缩；所述第二运动单元包括弯曲模块(19)和扭转模块(16)，分别实现弯曲和扭转；所述第三运动单元包括弯曲模块(19)和伸长模块(17)，分别实现弯曲和伸长；所述第四运动单元包括收缩模块(18)和扭转模块(16)，分别实现收缩和扭转；所述第五运动单元包括收缩模块(18)和伸长模块(17)，分别实现收缩和伸长；所述第六运动模块包括伸长模块(17)和扭转模块(16)，分别实现伸长和扭转。
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