一種可變形多用途軟體機器人的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種可變形多用途軟體機器人，包括呈圈狀且軸向中心處設有空腔的彈性殼體，所述空腔內設有用于安裝攝像頭及負載的骨架，所述彈性殼體的外側壁和內側壁之間設有驅動單元。本發明能夠連續變形，方便在非結構化場合應用，且行進和轉向靈活。
【專利說明】一種可變形多用途軟體機器人
【技術領域】
[0001]本發明屬于機器人【技術領域】，具體涉及一種可變形多用途軟體機器人。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的不斷發展，機器人已廣泛應用于社會的各個領域，如工業、醫療、農業、軍事和救災等。近年來，地震、礦難等災害時有發生，嚴重威脅著人類的安全，引起了人們廣泛關注。由于災難發生后的廢墟下通道狹窄，并存在二次倒塌的危險，施救人員無法深入進行偵察或施救，人們急于探知災難現場的內部險情，但又無法接近或者進人災難現場，因此人們開始研制各種用于搜救工作的機器人。
[0003]傳統的機器人驅動方式，如輪式、腿式以及擺動游走等剛性驅動機構，在某些應用場合下顯示出特有的優點，但在管道檢修、醫療診治、廢墟搜救以及軍事偵察等非結構化環境應用場合下，由于作業環境狹窄、多變并且存在各種未知障礙，因此機器人的自主移動和越障實現相對困難，可能無法到達作業地點。從自然界無脊椎動物(如海參、烏賊等)能將剛性和柔性機能進行完美融合獲得啟發，設計基于無脊椎動物特性的軟體機器人成為有望突破仿生機器人研究瓶頸的新方法。軟體機器人主要由彈性基礎材料構成，依靠空間上的連續變形進行運動，理論上具有無限多運動自由度，其末端執行器能到達三維作業空間任意位置點，由于內部不含剛性結構，因此在穿越障礙物時，能最大限度地降低沖擊載荷和屈服抗力，減少本體損傷。軟體機器人能夠通過自身形狀變化來適應狹窄、多變的作業環境，這使得它們成為在管道檢測、人體醫療診治、廢墟搜救等非結構化應用場合中的理想選擇。

【發明內容】

[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種能夠連續變形，方便在非結構化場合應用，且行進和轉向靈活的可變形多用途軟體機器人。
[0006](二)技術方案
[0007]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種可變形多用途軟體機器人，包括呈圈狀且軸向中心處設有空腔的彈性殼體，所述空腔內設有用于安裝攝像頭及負載的骨架，所述彈性殼體的外側壁和內側壁之間設有驅動單元。
[0008]所述驅動單元包括若干流體細胞以及對等數量的驅動管，所述流體細胞頭尾相連圍成圈狀，所述流體細胞包括細胞壁以及設于細胞壁內的不可壓縮流體，所述驅動管設于流體細胞內側，所述驅動管跨接于相鄰的兩個流體細胞上，所述驅動管內設有磁流變液、用于促使磁流變液發生“固-液形態轉換”的微電磁裝置以及用于收發指令信息及控制微電磁裝置工作的控制器。
[0009]所述驅動單元設有2組，所述驅動單元分別設于所述空腔的上下兩側。
[0010]所述驅動單元至少設有2組，所述驅動單元以所述空腔為中心在圓周方向均布。
[0011]所述流體細胞呈扁平狀，包括隆起的中部以及細薄的兩個連接端。[0012]所述驅動單元的圈狀徑向與彈性殼體的圈狀徑向相垂直。
[0013]所述流體細胞的數量至少有6個。
[0014](三)有益效果
[0015]本發明相比較于現有技術，具有如下有益效果:
[0016](I)本發明根據無脊椎動物運動的機理特性，利用多單元智能驅動材料在電磁場作用下的有序“固-液態形態轉換”，來模擬骨骼產生變體運動的機理，實現驅動機器人自主移動和柔性越障的目的。本發明依靠彈性材料空間上的連續變形進行運動，因此能到達三維作業空間任意位置點。
[0017](2)本發明采用磁致流變體的非接觸式驅動方式實現機器人的驅動，無需專門的驅動裝置，有利于減小機器人本體的外形設計尺寸，盡可能小巧靈活。
[0018](3)本發明采用能實時控制各單元變形的順序和角度，因此能合理分配驅動力，實現機器人的前進和越障等變體運動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的可變形多用途軟體機器人的結構示意圖。
[0020]圖2為本發明的可變形多用途軟體機器人的流體細胞的結構示意圖。
[0021]圖3為本發明的可變形多用途軟體機器人的驅動管的結構示意圖。
[0022]圖4為本發明的可變形多用途軟體機器人的驅動單元的運動狀態圖一。
[0023]圖5為本發明的可變形多用途軟體機器人的驅動單元的運動狀態圖二。
[0024]圖6為本發明的可變形多用途軟體機器人的驅動單元的運動狀態圖三。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0026]如圖1至圖6所示的，一種可變形多用途軟體機器人，包括呈圈狀且軸向中心處設有空腔的彈性殼體1，所述空腔內設有用于安裝攝像頭2及負載3的骨架4，所述彈性殼體I的外側壁和內側壁之間設有驅動單元。
[0027]所述驅動單元包括若干流體細胞5以及對等數量的驅動管6，所述流體細胞5頭尾相連圍成圈狀，所述流體細胞5包括細胞壁501以及設于細胞壁內的不可壓縮流體502,所述驅動管6設于流體細胞5內側，所述驅動管6跨接于相鄰的兩個流體細胞上，所述驅動管6內設有磁流變液601、用于促使磁流變液發生“固-液形態轉換”的微電磁裝置602以及用于收發指令信息及控制微電磁裝置工作的控制器603。
[0028]所述驅動單元設有2組，所述驅動單元分別設于所述空腔的上下兩側。
[0029]所述驅動單元至少設有2組，所述驅動單元以所述空腔為中心在圓周方向均布。
[0030]所述流體細胞5呈扁平狀，包括隆起的中部以及細薄的兩個連接端。
[0031]所述驅動單元的圈狀徑向與彈性殼體I的圈狀徑向相垂直。
[0032]所述流體細胞5的數量至少有6個。
[0033]本發明的可變形多用途軟體機器人的驅動管腔體內填充了磁流變液，在微電磁裝置產生的電磁場作用下，磁流變液中的磁性顆粒被磁化，將延至磁力線的方向排成鏈狀結構，其材料的屈服強度隨著電磁場強度的增加而增加，當撤出磁場后，材料又能立刻恢復原狀，其響應時間只有幾毫秒。
[0034]驅動管內部的微電磁裝置和驅動管控制器，在接收到上位機的無線控制信號后，微電磁裝置產生電磁場，使得填充在驅動管腔體內的磁流變液發生“固一液形狀轉換”，由于磁流變液體積的膨脹和收縮，促使驅動管發生形變，當驅動管依次發生形變時，本發明機器人將發生移動，達到驅動目的。
[0035]如圖4至圖6所示的，本發明的運動規則如下:首先在微電磁裝置產生的受控電磁場作用下，中部的驅動管首先發生“固一液形狀轉換”，開始軟化，使得其跨接的兩個流體細胞可以自由旋轉；接著，兩端的驅動管在受控電磁場作用下發生“液一固形狀轉換”，開始硬化，使得其跨接的兩個流體細胞向前移動。
[0036]隨著這些動作的發生，驅動單元就可以向前運動一個流體細胞的長度，從而致使彈性殼體的前端外側壁翻轉進去，尾端內側壁翻轉出來，使得整個機器人向前運動。
[0037]如圖4至圖6所示的，所述流體細胞和驅動管分別為6個，當然為了獲得更好的進行平穩性和更加平順的運動軌跡，流體細胞和驅動管個數可相應增加，變成8、10、12或者更多。
[0038]本發明可應用于地震搜救、管道檢查、醫療診斷以及軍事偵察等狹窄的非結構化的作業環境，可以連續形變，能夠在崎嶇地面爬行越障，能夠穿過比自身高度小的狹窄的結構。
[0039]當然，以上僅是本發明的具體應用范例，對本發明的保護范圍不構成任何限制。除上述實施例外，本發明還可以有其它實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明所要求保護的范圍之內。
【權利要求】
1.一種可變形多用途軟體機器人，其特征在于:包括呈圈狀且軸向中心處設有空腔的彈性殼體，所述空腔內設有用于安裝攝像頭及負載的骨架，所述彈性殼體的外側壁和內側壁之間設有驅動單元。
2.根據權利要求1所述的可變形多用途軟體機器人，其特征在于:所述驅動單元包括若干流體細胞以及對等數量的驅動管，所述流體細胞頭尾相連圍成圈狀，所述流體細胞包括細胞壁以及設于細胞壁內的不可壓縮流體，所述驅動管設于流體細胞內側，所述驅動管跨接于相鄰的兩個流體細胞上，所述驅動管內設有磁流變液、用于促使磁流變液發生“固-液形態轉換”的微電磁裝置以及用于收發指令信息及控制微電磁裝置工作的控制器。
3.根據權利要求2所述的可變形多用途軟體機器人，其特征在于:所述驅動單元設有2組，所述驅動單元分別設于所述空腔的上下兩側。
4.根據權利要求2所述的可變形多用途軟體機器人，其特征在于:所述驅動單元至少設有2組，所述驅動單元以所述空腔為中心在圓周方向均布。
5.根據權利要求3或4所述的可變形多用途軟體機器人，其特征在于:所述流體細胞呈扁平狀，包括隆起的中部以及細薄的兩個連接端。
6.根據權利要求5所述的可變形多用途軟體機器人，其特征在于:所述驅動單元的圈狀徑向與彈性殼體的圈狀徑向相垂直。
7.根據權利要求2所述的可變形多用途軟體機器人，其特征在于:所述流體細胞的數量至少有6個。
【文檔編號】B62D57/02GK103434582SQ201310351021
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月11日 優先權日:2013年8月11日
【發明者】林佳杰 申請人:林佳杰