一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人制造技术

本发明专利技术属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人，包括扭转装置、基座、软体支腿、信号挡板和测距传感器，所述基座有两个分别连接在扭转装置的两端，所述软体支腿有四个，分别连接在两个基座外侧的两端，所述信号挡板和测距传感器分别安装在两个基座的对应位置上；所述扭转装置包括连接板和扭转连接块，在所述连接板和扭转连接块之间左右对称设置有两个折叠弹簧管；本发明专利技术折叠弹簧管结构的设计降低了软体机器人在材料方面的高要求，使得常规材料可以用于软体机器人的制造，此结构用于四足软体机器人机械腿的装配，使机器人有良好的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人


[0001]本专利技术属于仿生机器人
，具体涉及一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人。

技术介绍

[0002]传统刚性四足机器人自身重量大，体积大，受到撞击后部件易损坏且价格昂贵，人机交互不安全，难以满足越来越复杂的工作环境。而融合了材料学、仿生学、力学等多学科的仿生软体四足机器人具有灵活性高、适应性强，良好的柔顺性、人机交互安全性、良好的绝缘性、抗辐射性以及低成本、轻量化等特点，可通过主动变形或被动变形可使机器人处于不同的形态，穿过比自身常态尺寸更小的缝隙，进入传统刚性机器人无法到达的空间，可满足工业、建筑、侦察及救援等复杂环境下的作业需求。
[0003]但是目前软体四足机器人处于新兴发展阶段，用于制造软体机器人的材料：比如介电弹性体(DE)、离子聚合物金属复合材料(IPMC)、形状记忆合金(SMA)、形状记忆聚合物(SMP)等比较昂贵，不易制取，难以大规模使用。而且大多软体机器人通过材料本身性质变化进行驱动，不易控制，限制因素较多，难以大范围内改变身形或尺寸。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题提供了一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人。
[0005]为达到上述目的本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人，包括扭转装置、基座、软体支腿、信号挡板和测距传感器，所述基座有两个分别连接在扭转装置的两端，所述软体支腿有四个，分别连接在两个基座外侧的两端，所述信号挡板和测距传感器分别安装在两个基座的对应位置上；
[0007]所述扭转装置包括连接板和扭转连接块，在所述连接板和扭转连接块之间左右对称设置有两个折叠弹簧管；
[0008]所述基座包括前后方向设置的连接杆，所述信号挡板和测距传感器分别固定在两个基座的连接杆上，在所述连接杆的内侧面设置有插接杆，所述插接杆的内侧端与连接板或扭转连接块连接；
[0009]所述软体支腿包括上安装座，所述上安装座与连接杆连接，在所述上安装座的下方设置有下安装座，在所述下安装座的下方设置有底板，在所述上安装座和下安装座之间以及下安装座与底板之间均设置有两两一排的四个折叠弹簧管。
[0010]进一步，在所述扭转连接块、上安装座和下安装座上均设置有通腔，以便于折叠弹簧管与气管连接，从而向折叠弹簧管内通入空气。
[0011]再进一步，在所述连接板和扭转连接块的外侧面均固定设置有插接块，在所述插接块的外侧面设置有插接口，所述插接杆的内侧端设置在插接块上的插接口内，所述插接
杆与插接块通过固定销实现固定连接。
[0012]更进一步，还包括水平保持装置，所述水平保持装置安装在两个基座之间，以便于防止扭转装置产生塌腰的情况。
[0013]更进一步，所述水平保持装置包括两个连接底座，两个连接底座分别对应安装在两个基座上，在两个连接底座之间设置有菱形连杆机构，所述菱形连杆机构的两个对称端分别与两个连接底座铰接。
[0014]更进一步，所述连接杆的截面呈凸型，在所述上安装座上设置有与其形状相对应的卡块，所述卡块与连接杆滑动连接。
[0015]更进一步，在所述连接杆的侧面设置有排孔，在所述卡块上设置有与排孔相对应的定位孔，在所述定位孔内安装有定位销，以实现连接杆与卡块的固定。
[0016]更进一步，在所述测距传感器与上安装座之间设置有连接架，以便于调整测距传感器的高度，使其高度与信号挡板的高度相对应。
[0017]更进一步，还包括空气压缩机、减压阀、电气比例阀、数据采集卡、上位机PC和恒压电源，所述恒压电源用于为空气压缩机、电气比例阀、数据采集卡和上位机PC供电，所述空气压缩机通过导气管与减压阀的输入端连接，每个所述折叠弹簧管均通过导气管连接有一个电气比例阀，且与电气比例阀的出气孔连接，所述电气比例阀的进气孔与减压阀的输出端连接，所述电气比例阀的信号输出端与数据采集卡的输入端连接，所述数据采集卡的输出端与上位机PC连接，所述上位机PC的信号输出端与电气比例阀的信号输入端连接，所述测距传感器的信号输出端与数据采集卡的输入端连接。
[0018]与现有技术相比本专利技术具有以下优点：
[0019]1、本专利技术折叠弹簧管结构的设计降低了软体机器人在材料方面的高要求，使得常规材料可以用于软体机器人的制造，此结构用于四足软体机器人机械腿的装配，使机器人有良好的稳定性，此外，通过气动驱动方案，使折叠弹簧管充放气变形，模拟四足动物运动时的腿部姿态，实现整个机器人的四足运动控制，加上折叠弹簧管本身具有高度伸缩性，形变能力强，双腿节的设计使得腿部运动更为灵活，使得四足机器人在三维空间的运动能力得到充分展现；不同于现有的四足软体机器人，该四足机器人可适应不同的工作环境或复杂任务，且其加工方式简便，性能稳定，成本较低；
[0020]2、本专利技术的折叠弹簧管结构具有高度伸缩性且不易发生漏气现象，可极大提高在复杂地形任务的运动能力及稳定性；
[0021]3、本专利技术在在扭转连接块、上安装座和下安装座上均设置有通腔，折叠弹簧管进气口均延伸至通腔内，再与导气管连接，避免了软体支腿运动时导气管缠绕，发生故障；
[0022]4、本专利技术每个折叠弹簧管均以气动方式进行独立驱动，功率密度和响应速率效果得到提高；
[0023]5、本专利技术通过扭转装置使得机器人运动更为灵活，除直线运动外，还可进行曲线的跟踪运动；
[0024]6、本专利技术通过测距传感器进行反馈控制，实现了闭环控制，提高了机器人的控制精度。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术扭转装置的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术基座的结构示意图；
[0028]图4为本专利技术软体支腿的结构示意图；
[0029]图5为本专利技术水平保持装置的结构示意图；
[0030]图6为本专利技术的模块图；
[0031]图7为本专利技术具体实施方式中工作过程的参考示意图；
[0032]图中，扭转装置—1、基座—2、软体支腿—3、信号挡板—5、测距传感器—6、连接架—7、空气压缩机—8、减压阀—9、电气比例阀—10、数据采集卡—11、上位机PC—12、恒压电源—13、连接板—101、扭转连接块—102、折叠弹簧管—103、通腔—104、插接块—105、插接口—106、固定销—107、连接杆—201、插接杆—202、排孔—203、上安装座—301、下安装座—302、底板—303、卡块—304、定位孔—305、定位销—306、连接底座—401、菱形连杆机构—402。
具体实施方式
[0033]为了进一步阐述本专利技术的技术方案，下面通过实施例对本专利技术进行进一步说明。
[0034]如图1至图6所示，一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人，包括扭转装置1、基座2、软体支腿3、水平保持装置4、信号挡板5、测距传感器6、空气压缩机8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人，其特征在于：包括扭转装置(1)、基座(2)、软体支腿(3)、信号挡板(5)和测距传感器(6)，所述基座(2)有两个分别连接在扭转装置(1)的两端，所述软体支腿(3)有四个，分别连接在两个基座(2)外侧的两端，所述信号挡板(5)和测距传感器(6)分别安装在两个基座(2)的对应位置上；所述扭转装置(1)包括连接板(101)和扭转连接块(102)，在所述连接板(101)和扭转连接块(102)之间左右对称设置有两个折叠弹簧管(103)；所述基座(2)包括前后方向设置的连接杆(201)，所述信号挡板(5)和测距传感器(6)分别固定在两个基座(2)的连接杆(201)上，在所述连接杆(201)的内侧面设置有插接杆(202)，所述插接杆(202)的内侧端与连接板(101)或扭转连接块(102)连接；所述软体支腿(3)包括上安装座(301)，所述上安装座(301)与连接杆(201)连接，在所述上安装座(301)的下方设置有下安装座(302)，在所述下安装座(302)的下方设置有底板(303)，在所述上安装座(301)和下安装座(302)之间以及下安装座(302)与底板(303)之间均设置有两两一排的四个折叠弹簧管(103)。2.根据权利要求1所述的一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人，其特征在于：在所述扭转连接块(102)、上安装座(301)和下安装座(302)上均设置有通腔(104)，以便于折叠弹簧管(103)与气管连接，从而向折叠弹簧管(103)内通入空气。3.根据权利要求1所述的一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人，其特征在于：在所述连接板(101)和扭转连接块(102)的外侧面均固定设置有插接块(105)，在所述插接块(105)的外侧面设置有插接口(106)，所述插接杆(202)的内侧端设置在插接块(105)上的插接口(106)内，所述插接杆(202)与插接块(105)通过固定销(107)实现固定连接。4.根据权利要求1所述的一种基于折叠弹簧管软体机械臂的仿生四足移动机器人，其特征在于：还包括水平保持装置(4)，所述水平保持装置(4)安装在两个基座(2)之间，以便于防止扭转装置(1)产生塌腰的情况...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宏君，王泽，任丹瑜，杜文杰，郭钊睿，杨星波，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：