一种串珠型颗粒驱动软体机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种串珠型颗粒驱动软体机器人。

背景技术：

软体机器人由柔性材料制作而成，具有结构柔顺性高、环境适应能力强、人机交互性好等特点，现已在众多的领域内得到了广泛的应用。

软体机器人普遍存在的刚度低的缺点限制了其在承受大负载等方面的应用，为了提高软体机器人的承载能力，专利文献cn201711363921.4公开的一种变刚度软体机器人系统，包括软体机器人、真空抽气装置和粒子输送装置，所述软体机器人具有由弹性变形腔壁围成的容腔；所述粒子输送装置与输送通道连接，用于向容腔内输送软体机器人的致变形介质。当弹性变形腔壁抓取物体时，颗粒物质由粒子输送装置送进弹性变形腔，并且粒子在弹性变形腔壁内流动以适应被抓物体的形状，后真空抽气装置使弹性变形腔壁抽真空或负压，颗粒物质体积分数减小，颗粒进入堵塞状态，有效增强了弹性变形腔壁的刚性，提高了软体机器人的承载能力。卸载时，弹性变形体内腔与大气相通，大气进入内腔，内腔内颗粒具有流动性，此时在弹性变形体的弹性恢复力作用下，内腔内的颗粒被推出内腔，弹性变形体逐渐向初始柔性状态恢复。但由于颗粒与颗粒、颗粒与弹性变形腔体间的摩擦力会阻止颗粒流出弹性变形体内腔，使得弹性变形腔体无法恢复至初始状态，导致软体机器人无法重复工作，应用范围受限。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种串珠型颗粒驱动软体机器人，能有效解决现有颗粒无法流出弹性变形体内腔，而使得弹性变形腔体无法恢复至初始状态的问题，有效提高了软体机器人的实用性和扩大了软体机器人的应用范围。

为了实现上述目的，本发明提供了一种串珠型颗粒驱动软体机器人，包括：

具有内腔的弹性变形体；

颗粒串，所述颗粒串由多个颗粒相串接组成；

颗粒输送装置，所述颗粒串的一端与所述颗粒输送装置相连接，且所述颗粒输送装置与所述弹性变形体相连接；

所述颗粒输送装置用于向所述内腔输送颗粒和挤压所述内腔内的颗粒，且拉动所述颗粒串，使所述弹性变形体内颗粒输出至所述颗粒输送装置内。

进一步地，还包括贴合所述弹性变形体外表面一侧设置的应变限制层；所述应变限制层的弹性模量大于所述弹性变形体的弹性模量。

进一步地，所述颗粒串的数量为多条。

进一步地，所述颗粒上设有第一通孔，通过绳子将多个颗粒相串接成颗粒串。

进一步地，所述颗粒输送装置包括颗粒输送通道、活塞、活塞杆和直线驱动机构，所述活塞位于所述颗粒输送通道内且与所述颗粒输送通道移动配合安装，所述活塞杆与所述活塞相连接并穿出所述颗粒输送通道的一端与所述直线驱动机构相连接；所述颗粒输送通道的另一端与所述弹性变形体相连接；所述颗粒串的一端与所述活塞相连接。

进一步地，所述活塞上设有绳子穿过的第二通孔；靠近所述活塞杆端，所述活塞上设有盖合所述活塞端面的盖板。

进一步地，所述颗粒输送通道的另一端通过连接件与所述弹性变形体相连接。

进一步地，所述连接件的一端设有与所述弹性变形体相配合安装的第一内止口，另一端设有与所述颗粒输送通道相配合安装的第二内止口。

本发明的有益效果：本发明颗粒串由多个颗粒依次相串接组成，颗粒串的一端与颗粒输送装置相连接，并通过颗粒输送装置向弹性变形体内腔内输送颗粒和挤压内腔内的颗粒，使弹性变形体产生变形，以实现物体的抓取。同时当本发明软体机器人抓取动作结束后需恢复原型时，颗粒输送装置拉动颗粒串回到颗粒输送装置内，使弹性变形体恢复至初始未变形状态，从而提高软体机器人的实用性，扩大软体机器人的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的局部放大图。

图3为本发明颗粒串的局部结构示意图。

图4为本发明弹性变形体与应变限制层处于弯曲变形时的结构示意图。

上述附图标记：

1弹性变形体，2颗粒输送装置，20颗粒输送通道，21活塞，22活塞杆，23盖板，24直线驱动机构，3颗粒串，30颗粒，31绳子，4应变限制层，5连接件。

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例

如图1-4所示，本实施方式提供的一种串珠型颗粒驱动软体机器人，包括：

具有内腔的弹性变形体1；

颗粒串3，所述颗粒串3由多个颗粒30相串接组成；

颗粒输送装置2，所述颗粒串3的一端与所述颗粒输送装置2相连接，且所述颗粒输送装置2与所述弹性变形体1相连接；

所述颗粒输送装置2用于向所述内腔输送颗粒30和挤压所述颗粒30，且拉动所述颗粒串3，使所述弹性变形体1内颗粒30输出至所述颗粒输送装置2内。

本实施方式软体机器人的变形过程如下：

一、初始状态：颗粒串3上的颗粒30位于颗粒输送装置2内，或者颗粒输送装置2和弹性变形体1内均有一定数量的颗粒30，此时弹性变形体1处于初始未变形状态；

二、变形状态：当软体机器人抓取物体时，颗粒输送装置2向内腔内输送颗粒30并挤压颗粒30，使得弹性变形体1产生轴向伸长变形，使得弹性变形体1具有一定的刚性；调节颗粒输送装置2挤压颗粒30的程度，以实现弹性变形体1刚度的调节，从而实现本实施方式软体机器人承载能力的调节；

三、弹性恢复状态：颗粒输送装置2拉动颗粒串3，使弹性变形体1内腔内的颗粒30输出至颗粒输送装置2内，弹性变形体1恢复至初始未变形状态。

本实施方式进一步地，串珠型颗粒驱动软体机器人还包括贴合所述弹性变形体1外表面一侧设置的应变限制层4；所述应变限制层4的弹性模量大于所述弹性变形体1的弹性模量。其中应变限制层4通过胶水等方式粘接于弹性变形体1外表面。当弹性变形体1产生轴向伸长变形时，由于应变限制层4的弹性模量大于弹性变形体1的弹性模量，应变限制层4的变形被限制，使得弹性变形体1向着应变限制层4的方向弯曲，直到与被抓取物体接触，如图3所示。本实施方式优选地，弹性变形体1采用硅橡胶材料制成，应变限制层4采用pp材料制成。

本实施方式优选地，所述颗粒串3的数量为多条。在多条颗粒串3的作用下，不仅有效提高颗粒输送装置2输送颗粒30的效率，同时颗粒输送装置3能快速将弹性变形体1内的颗粒30输出至颗粒输送装置2内，工作效率高。

本实施方式优选地，所述颗粒30上设有第一通孔，通过绳子31将多个颗粒30相串接成颗粒串3。其中绳子31一端通过打结等方式防止颗粒30滑出，另一端与颗粒输送装置2相连接。

本实施方式优选地，所述颗粒输送装置2包括颗粒输送通道20、活塞21、活塞杆22和直线驱动机构24，所述活塞21位于所述颗粒输送通道20内且与所述颗粒输送通道20移动配合安装，所述活塞杆22与所述活塞21相连接并穿出所述颗粒输送通道20的一端与所述直线驱动机构24相连接；所述颗粒输送通道20的另一端与所述弹性变形体1相连接；所述颗粒串3的一端与所述活塞21相连接。直线驱动机构24可以是油缸、气缸、电动推杆等直线运动设备，如当直线驱动机构24采用油缸或气缸时，活塞杆22可以是油缸或气缸上配套的活塞杆。使用时，通过直线驱动机构24驱动活塞杆22向着弹性变形体1的方向移动，从而活塞21推动颗粒输送通道20内的颗粒30输送至弹性变形体1内，并通过活塞21挤压颗粒30，使得弹性变形体1发生变形；当弹性变形体1需恢复至原型时，直线驱动机构24驱动活塞杆22背离弹性变形体1的方向移动，从而活塞21拉动颗粒串3向着颗粒输送通道20内移动，使得弹性变形体1内的颗粒30输出至颗粒输送通道2内。

本实施方式优选地，活塞21上设有绳子31穿过的第二通孔；靠近所述活塞杆22端，所述活塞21上设有盖合所述活塞21端面的盖板23。使用时，绳子31的另一端穿过活塞21上的第二通孔后，通过打结等方式将颗粒串3固定在活塞21上，且盖板23盖合活塞21，实现第二通孔的密封。其中盖板23可以是通过螺栓或螺钉等方式与活塞21相连接，且活塞杆22可以是与盖板23呈一体式结构。

本实施方式优选地，所述颗粒输送通道20的另一端通过连接件5与所述弹性变形体1相连接。且所述连接件5的一端设有与所述弹性变形体1相配合安装的第一内止口，另一端设有与所述颗粒输送通道20相配合安装的第二内止口，以方便弹性变形体1与颗粒输送通道20的安装和连接。其中弹性变形体可以是通过胶水等方式与连接件5相连接，颗粒输送通道20可以是采用螺纹连接等方式与连接件5相连接。

本实施方式优选地，所述颗粒30为具有稳定结构形态的固态粒子，所述固态粒子的直径为0.1-3mm，优选地，固态粒子的直径为1-3mm，

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。