一种气动人工肌肉驱动爬行机器人

本发明涉及气动人工肌肉应用领域，具体为一种气动人工肌肉驱动爬行机器人。

背景技术：

1、仿生机器人通过模仿生物系统的结构、性状、原理、行为和相互作用，获得了自适应性、鲁棒性、运动多样性和灵活性等一系列良好的性能。在仿生机器人中，模仿人体骨骼－肌肉结构的仿生腿由于其结构的优越性，被广泛研究。仿生腿大量应用于医学领域，作假肢或理疗康复设备。

2、吸附式爬行机器人的研究给机器人领域带来了新的思路。吸附式爬行机器人可以在大角度斜坡下甚至竖直墙面下吸附爬行，机器人的这种特有的运动能力可以帮助甚至代替人类完成一些特殊环境下的工作，具有广泛的应用前景。近年来，科学家们研制出了多种吸附式爬行机器人，例如足式机器人、履带爬壁机器人等，可运用在民用，军事，航天等领域。

3、现有爬行机器人采用电机驱动，执行机构的质量较重且自由度受限，在运动灵活性和场景的适应性上表现欠佳。为解决这一问题，本发明提供一种气动人工肌肉驱动爬行机器人。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种气动人工肌肉驱动爬行机器人。

2、本发明所解决的技术问题为：

3、如何通过对爬行机器人进行仿生设计，设置六组爬行驱动肢配合进行移动，且采用气动肌肉对上肢部分和下肢部分进行驱动，解决现有爬行机器人电机驱动导致结构复杂、质量重且成本高的问题；

4、本发明可以通过以下技术方案实现：一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，包括本体架构和均匀设置在本体架构外侧的六组爬行驱动肢，六组爬行驱动肢均可单独控制，每相邻两组爬行驱动肢确定前进方向，则该爬行机器人设有六个前进方向；

5、在爬行机器人运动过程中，前进方向的前方两组爬行驱动肢设定为驱动前肢，前进方向后方两组爬行驱动肢设定为驱动后肢，其余两组爬行驱动肢进行辅助支撑，不处于工作状态；

6、每组爬行驱动肢包括本体气动部分、上肢气动部分和下肢气动部分，本体气动部分用于控制抬腿动作，上肢气动部分和下肢气动部分用于控制其伸缩距离进而配合辅助支撑进行整体移动。

7、本发明的进一步技术改进在于：本体架构包括平行设置的下支板和上支板，下支板和上支板之间设置有多个双头螺柱，且每个双头螺柱的两端分别与下支板和上支板螺纹连接；

8、本体架构用于固定气瓶和电气控制部分，也可以搭载用于代替人工作业的应用功能设备。

9、本发明的进一步技术改进在于：爬行驱动肢的本体气动部分包括与下支板螺纹固定安装的本体气动肌肉，本体气动肌肉的顶部输出端固定有拉块；

10、上肢气动部分和下肢气动部分分别包括首尾可相对转动设置的上肢支架和下肢支架，且拉块与上肢支架的远离下肢支架的一端端部滑动连接；上肢支架与上支板之间设置有支撑块，支撑块与上支板螺纹固定且上肢支架相对转动设置；

11、支撑块与上肢支架的旋转中心、上肢支架和下肢支架的旋转中心分别沿上肢支架和下肢支架独立受控滑动。

12、本发明的进一步技术改进在于：上肢支架内依次设有上肢导向滑槽、上肢滑槽和上肢安装槽，拉块一侧销轴滑动设置在上肢导向滑槽内内；

13、上肢安装槽的两端设有两个上肢弹簧座，且靠近上肢滑槽的上肢弹簧座滑动设置在上肢安装槽内，另一个上肢弹簧座为固定安装，两个上肢弹簧座之间并排平行设有上肢气动肌肉和上肢弹簧，上肢弹簧的两端与上肢弹簧座抵接固定，上肢气动肌肉的输出端与可滑动的上肢弹簧座固定；上肢滑槽内滑动设置有上肢滑块，上肢滑块与可滑动的上肢弹簧座固定，同时上滑动座通过销轴与支撑块转动设置。

14、本发明的进一步技术改进在于：下肢支架内依次设有下肢滑槽和下肢安装槽，下肢滑槽内滑动设置有下肢滑块，下肢支架通过下肢滑块一侧的销轴与上肢支架转动连接；

15、下肢安装槽的两端均设置有下肢弹簧座，且靠近下肢滑槽的下肢弹簧座与下肢安装槽滑动配合，另一下肢弹簧座为固定安装，两个下肢弹簧座之间并排平行设有下肢气动肌肉和下肢弹簧，下肢弹簧的两端与下肢弹簧座抵接固定，下肢气动肌肉的输出端与可滑动的下肢弹簧座固定，下肢滑块与可滑动的下肢弹簧座固定。

16、本发明的进一步技术改进在于：下肢支架的底端固定安装有吸盘，通过控制其内部气压实现吸附状态的切换。

17、本发明的进一步技术改进在于：本体气动部分、上肢气动部分和下肢气动部分的气动肌肉具体设置为气缸，且吸气时为收缩状态，放气时为伸长状态。

18、本发明的进一步技术改进在于：当需要进行转弯时，控制驱动前肢中两个爬行驱动肢的气压差，进而控制其伸长距离的不同实现。

19、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

20、本发明通过对爬行机器人进行仿生设计，设置六组爬行驱动肢配合进行移动，且采用气动肌肉对上肢部分和下肢部分进行驱动，使整个装置趋于轻质化，进而提高其自由度和灵活度，结构简单紧凑，易于实现，且成本可控。

技术特征：

1.一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，其特征在于：包括本体架构和均匀设置在本体架构外侧的六组爬行驱动肢，六组爬行驱动肢均可单独控制，每相邻两组爬行驱动肢确定前进方向，则该爬行机器人设有六个前进方向；

2.根据权利要求1所述的一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，其特征在于，所述本体架构包括平行设置的下支板(1)和上支板(2)，下支板(1)和上支板(2)之间设置有多个双头螺柱(3)，且每个双头螺柱(3)的两端分别与下支板(1)和上支板(2)螺纹连接；

3.根据权利要求2所述的一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，其特征在于，所述爬行驱动肢的本体气动部分包括与下支板(1)螺纹固定安装的本体气动肌肉(4)，本体气动肌肉(4)的顶部输出端固定有拉块(7)；

4.根据权利要求3所述的一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，其特征在于，所述上肢支架(5)内依次设有上肢导向滑槽(501)、上肢滑槽(503)和上肢安装槽(502)，拉块(7)一侧销轴滑动设置在上肢导向滑槽内(501)内；

5.根据权利要求3所述的一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，其特征在于，所述下肢支架(6)内依次设有下肢滑槽(602)和下肢安装槽(601)，下肢滑槽(602)内滑动设置有下肢滑块(17)，下肢支架(6)通过下肢滑块(17)一侧的销轴与上肢支架(5)转动连接；

6.根据权利要求3所述的一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，其特征在于，所述下肢支架(6)的底端固定安装有吸盘(18)，通过控制其内部气压实现吸附状态的切换。

7.根据权利要求1所述的一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，其特征在于，所述本体气动部分、上肢气动部分和下肢气动部分的气动肌肉具体设置为气缸，且吸气时为收缩状态，放气时为伸长状态。

8.根据权利要求1所述的一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，其特征在于，当需要进行转弯时，控制驱动前肢中两个爬行驱动肢的气压差，进而控制其伸长距离的不同实现。

技术总结本发明公开了一种气动人工肌肉驱动爬行机器人，涉及气动人工肌肉应用领域；包括本体架构和均匀设置在本体架构外侧的六组爬行驱动肢，每相邻两组爬行驱动肢确定前进方向，则该爬行机器人设有六个前进方向；在爬行机器人运动过程中，前进方向的前方两组爬行驱动肢设定为驱动前肢，前进方向后方两组爬行驱动肢设定为驱动后肢，其余两组爬行驱动肢进行辅助支撑，不处于工作状态；每组爬行驱动肢包括本体气动部分、上肢气动部分和下肢气动部分；通过对爬行机器人进行仿生设计，设置六组爬行驱动肢配合进行移动，且采用气动肌肉对上肢部分和下肢部分进行驱动，使整个装置趋于轻质化，进而提高其自由度和灵活度，结构简单紧凑，易于实现，且成本可控。技术研发人员：陈科,袁杨青,孙浩,郑红梅,汪新受保护的技术使用者：合肥工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26