柔性多爪攀爬机器人

成果介绍

科技计划：

成果形式：新工艺、新产品

合作方式：技术开发

参与活动： 2022年高校院所走进镇江产学研合作对接活动

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 1 项
已授权专利,其中:发明专利 1 项

成果简介

成果概况

本发明公开了一种柔性多爪攀爬机器人，包括真空泵、外柔躯干和至少一个两爪机构，当两爪机构的数量超过两个时，相邻两个两爪机构对称设在外柔躯干的两端。两爪机构包括刚性关节和两只外柔手臂；两只外柔手臂的一端均与刚性关节固定连接；每只外柔手臂和每个外柔躯干均包括若干个相互串联的单元模块；每个单元模块均包括内柔性骨架、气管、外柔性层、堵塞机构、形变堵头和堵塞堵头。本发明通过对各个单元模块中若干个形变孔内气体压力的控制，能实现对相应单元模块的拉伸、压缩或弯曲；通过对堵塞机构的吸真空操作，能使堵塞机构由柔性转变为刚性状态，从而能适应复杂杆系中杆体的攀爬。

创新要点

本发明具有的有益效果是： 1、当每个单元模块中的堵塞机构内腔均为正常气压，也即不进行吸真空时，堵塞机构则具有柔性。此时，通过对内柔性骨架的形变孔内充入不同气压的气体，则能实现单元模块为压缩、拉伸、弯曲的驱动状态。因而，本发明中的外柔手臂和外柔躯干均具有柔性，能对像高压输电塔等复杂杆系具有很强的环境适应能力，灵活性强，能根据复杂杆系中杆体位置，快速改变自身形状，并使软体手臂自由端与相应杆体相匹配，也即能与相应杆体形成抱合状态，为攀爬做准备。 2、当软体手臂自由端与相应杆体形成抱合状态后，对堵塞机构吸真空，此时堵塞机构将转变为刚性部件。由于堵塞机构的内部支撑作用，整个单元模块也变成了刚性部件。也即实现了从柔性向刚性的转变，变刚度。从而，能使得外柔手臂与杆体实现抓握，使得机器人向上攀爬。总之，本发明具有极好的环境适应能力，通过变刚度原理，既能具有较大柔性，又能具有较大刚性。

主要技术指标

本发明采用的技术方案是：一种柔性多爪攀爬机器人，包括真空泵和两爪机构，两爪机构包括刚性关节和两只外柔手臂；两只外柔手臂的一端均与刚性关节固定连接。每只外柔手臂均包括若干个相互串联的单元模块。每个单元模块均包括内柔性骨架、气管、外柔性层、堵塞机构、形变堵头和堵塞堵头。内柔性骨架具有中心通孔，位于中心通孔外周的内柔性骨架上沿周向均布有若干个形变孔。外柔性层包覆在内柔性骨架的外周。每个形变孔的两端各密封填充一个形变堵头。堵塞机构固定在中心通孔内，堵塞机构包括支撑骨架、弹性连接绳索，大球颗粒、小球颗粒、收紧弹簧和密封薄膜。位于堵塞机构两端的中心通孔内各填充一个堵塞堵头。支撑骨架为对称结构，支撑骨架的数量为若干个，弹性连接绳索依次从每个支撑骨架的对称中心穿过，且每个支撑骨架均与弹性连接绳索固定连接；弹性连接绳索的两端分别与两个堵塞堵头固定连接。相邻两个支撑骨架之间均具有容纳腔；大球颗粒以弹性连接绳索为中心，沿周向均布在容纳腔内，且大球颗粒之间均通过收紧弹簧相连接；小球颗粒填充在容纳腔的剩余空间内。密封薄膜包覆在支撑骨架和小球颗粒的外周。堵塞机构和每个形变孔内均各设置有一根气管，所有气管均与真空泵相连接。相邻两个单元模块之间通过共用的堵塞堵头和形变堵头形成固定连接。通过对各个单元模块中若干个形变孔内气体压力的控制，能实现对相应单元模块的拉伸、压缩或弯曲；通过对堵塞机构的吸真空操作，能使堵塞机构由柔性转变为刚性状态，从而能适应复杂杆系中杆体的攀爬。还包括外柔躯干，两爪机构的数量不少于两个，相邻两个两爪机构对称设置在一个外柔躯干的两端，且每个两爪机构中的刚性关节均与外柔躯干的一端固定连接；外柔躯干也包括若干个相互串联的单元模块。两爪机构的数量为两个，两个两爪机构和一个外柔躯干构成四爪攀爬机器人。两爪机构的数量为三个，外柔躯干的数量为两个，三个两爪机构和两个外柔躯干构成六爪攀爬机器人。每个单元模块均还包括包裹层，包裹层包覆在外柔性层的外周。每个单元模块中的内柔性骨架沿周向布设有三个形变孔。内柔性骨架为中空的圆柱体，每个形变孔均为弧形孔，每个弧形孔均与内柔性骨架同心设置。支撑骨架的形状为菱形、椭圆形或双曲线形。密封薄膜的外周与中心通孔的内壁相粘接固定。

其他说明

完成人信息

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