一种由流体驱动的仿生象鼻及仿生象鼻弯曲的方法与流程

本发明涉及一种仿生象鼻，尤其涉及一种由流体驱动的仿生象鼻及仿生象鼻弯曲的方法。

背景技术：

仿生象鼻结构在实际工程中有广泛需求，将象鼻结构与其他机械装置配合，通过调整象鼻结构的弯曲方向，进而控制与其配合的机械装置的方向，达到使用目的。然而现有的仿生象鼻结构存在以下几个方面的问题：

(1)结构复杂，且对灵活性要求越高，复杂程度越大。

(2)不便于对整个结构进行拆装。

(3)驱动方式多为机械驱动，容易受到限制。

(4)多为纯刚性或纯柔性结构，无法同时保证较高灵活性与承载能力。

技术实现要素：

本发明提出一种由流体驱动的仿生象鼻及仿生象鼻弯曲的方法，以解决现有仿生象鼻结构复杂、灵活性和承载能力低的问题。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种由流体驱动的仿生象鼻，其特殊之处在于：包括

弹性柱，所述弹性柱的外侧沿径向依次套设有多层象鼻单元；

多层象鼻单元，每层所述象鼻单元均包括多个沿轴向层叠的龙骨，所述龙骨上开设有螺旋状凹槽，相邻两层所述象鼻单元内的螺旋状凹槽的开口方向之间相差预设角度；

多根柔性软管，所述柔性软管的根数和象鼻单元的层数相同，所述柔性软管沿所述螺旋状凹槽缠绕在所述象鼻单元上。

进一步地，所述象鼻单元为3层，包括从内到外依次套设的内层象鼻单元、中层象鼻单元和外层象鼻单元；

所述内层象鼻单元包括多个沿轴向层叠的第一龙骨，所述中层象鼻单元包括多个沿轴向层叠的第二龙骨，所述外层象鼻单元包括多个沿轴向层叠的第三龙骨；

所述第一龙骨、第二龙骨和第三龙骨分别从下至上开设有第一螺旋状凹槽、第二螺旋状凹槽和第二螺旋状凹槽。

进一步地，所述第一螺旋状凹槽、第二螺旋状凹槽和第二螺旋状凹槽的开口方向之间依次相差120°。

进一步地，所述第一龙骨的外径等于第二龙骨的内径，第二龙骨的外径等于第三龙骨的内径。

进一步地，所述龙骨为空心圆柱结构，所述龙骨的上下两端为倾斜曲面。

进一步地，所述弹性柱为弹性支柱，所述弹性支柱的材质为弹簧、橡皮柱和皮筋。

进一步地，所述柔性软管中可充水或充气。

另外，本发明还提出一种仿生象鼻多向弯曲的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

向上述任一所述的一种由流体驱动的仿生象鼻中的一根柔性软管内充入流体，所述仿生象鼻会朝与所述柔性软管相对应的螺旋状凹槽的开口方向进行弯曲。

另外，本发明还提出一种仿生象鼻任意方向弯曲的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

根据预设比例向上述任一所述的一种由流体驱动的仿生象鼻中的多根柔性软管中充入流体，所述仿生象鼻会朝预定方向进行弯曲。

本发明的优点：

1)本发明由弹性柱、柔性软管以及龙骨组成，结构简单，拆装方便。

2)本发明材料容易获取且动力为气体等流体，经济成本低。

3)本发明利用柔性软管冲入流体后膨胀特性，通过控制充入多根柔性软管中压强的比例来控制弯曲的方向，可达到任意角度弯曲的目的，操作简单。

4)本发明将柔性软管与龙骨结合，相对于传统刚性结构有较高的机动灵活性，相对于纯柔性结构，又可以承受一定的载荷。

附图说明

图1为本发明仿生象鼻的结构示意图；

图2为本发明龙骨的结构示意图；

图3为本发明实施例1中仿生象鼻的结构示意图；

图4为本发明实施例1中第一龙骨、第二龙骨和第三龙骨组合的结构示意图；

图5为本发明实施例1中第一螺旋状凹槽、第二螺旋状凹槽和第二螺旋状凹槽组合的结构示意图。

其中：1-弹性柱，2-象鼻单元，21-内层象鼻单元，22-中层象鼻单元，23-外侧象鼻单元，3-龙骨，31-第一龙骨，32-第二龙骨，33-第三龙骨，4-螺旋状凹槽，41-第一螺旋状凹槽，42第二螺旋状凹槽，43第二螺旋状凹槽，5-柔性软管。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

一种由流体驱动的仿生象鼻，如图1-图3所示，包括弹性柱1、多层象鼻单元2和多根柔性软管5，弹性柱1的外侧沿径向依次套设有多层象鼻单元2。

每个象鼻单元2均包括多个沿轴向层叠的龙骨3，相邻两个龙骨3之间相互抵接，龙骨3上均开设有螺旋状凹槽4，相邻两层所述象鼻单元2内的螺旋状凹槽4的开口方向之间相差预设角度；

多根柔性软管5，柔性软管5的根数和象鼻单元2的层数相同，每层象鼻单元2上均缠绕有柔性软管5，柔性软管5是沿螺旋状凹槽4从下至上缠绕在象鼻单元2上的。

作为本发明一个优选的实施例，龙骨3为空心圆柱结构，龙骨3的上下两端为倾斜曲面。

作为本发明一个优选的实施例，柔性软管5中可充水或充气。

一种仿生象鼻的多向弯曲方法，包括以下步骤：向仿生象鼻中的一根柔性软管5内充入流体，仿生象鼻会朝螺旋状凹槽4的开口方向进行弯曲，上述螺旋状凹槽4为该柔性软管5所缠绕的象鼻单元2上的螺旋状凹槽4。

一种仿生象鼻的任意方向弯曲方法，包括以下步骤：根据预设比例向多根柔性软管5中充入流体，仿生象鼻会朝预定方向进行弯曲。

实施例1，如图1、图3、图4和图5所示，一种由流体驱动的仿生象鼻，包括弹性柱1、外层象鼻单元23、中层象鼻单元22、内层象鼻单元21以及分别缠绕在外层象鼻单元23、中层象鼻单元22、内层象鼻单元21上的三根柔性软管5。

弹性柱1可以选用弹簧、橡皮柱、皮筋等弹性材料。

内层象鼻单元21、中层象鼻单元22和外层象鼻单元23从内至外依次套设在弹性柱1的外侧，弹性柱1的外径等于内层象鼻单元21的内径，内层象鼻单元21的外径等于中层象鼻单元22的内径，中层象鼻单元22的外径等于外层象鼻单元23的内径。内层象鼻单元21、中层象鼻单元22和外层象鼻单元23的高度相同。内层象鼻单元21、中层象鼻单元22和外层象鼻单元23之间过盈配合。

内层象鼻单元21由10个沿轴向层叠的第一龙骨31组成，相邻两个第一龙骨31之间相互抵接；中层象鼻单元22由10个沿轴向层叠的第二龙骨32组成，相邻两个第二龙骨32之间相互抵接；外层象鼻单元23由10个沿轴向层叠的第三龙骨组成，相邻两个第三龙骨33之间相互抵接。第一龙骨31、第二龙骨32和第三龙骨33分别从下至上开设有第一螺旋状凹槽41、第二螺旋状凹槽42和第二螺旋状凹槽43，第一螺旋状凹槽41、第二螺旋状凹槽42和第二螺旋状凹槽43的开口方向之间依次相差120°。

三根柔性软管5分别沿第一螺旋状凹槽41、第二螺旋状凹槽42和第二螺旋状凹槽43从下到上缠绕在内层象鼻单元21、中层象鼻单元22和外层象鼻单元23上。内层象鼻单元21由10个沿轴向层叠的第一龙骨31组成，当柔性软管5绕内层象鼻单元21缠绕一圈时，柔性软管5的半圈位于第一龙骨31内，另外半圈位于相邻两个第一龙骨31之间。其余两根柔性软管5绕中层象鼻单元22和外层象鼻单元23的方法和绕内层象鼻单元21的方法相同，这里不过多赘述。

工作原理：柔性软管5受到两个相邻第一龙骨31间距的限制处于被挤压的扁平状态，当向柔性软管5充气时，柔性软管5充气后膨胀，上下相邻两个第一龙骨31间柔性软管5的距离增大，迫使弹性柱1朝第一龙骨31的第一螺旋状凹槽41的开口方向进行弯曲，进而带动整根仿生象鼻发生弯曲。

实施例2：一种仿生象鼻多向弯曲的方法，包括以下步骤：向第二龙骨32的螺旋状凹槽4内的柔性软管5充气，柔性软管5在充气后膨胀，整个仿生象鼻朝最底层第二龙骨32的第二螺旋状凹槽42的开口方向进行弯曲。

实施例3：一种仿生象鼻的任意方向弯曲方法，包括以下步骤：按照2：1：0的比例分别向缠绕在内层象鼻单元21、中层象鼻单元22和外层象鼻单元23的三根柔性软管充气，整个仿生象鼻的弯曲方向为北偏东32.5°。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。