本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是一種仿生軟體機(jī)器人。

背景技術(shù)：

近年來，軟體機(jī)器人成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個新興且極具前景的研究方向。傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人以其高剛度、高精度、高速度的特點在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，然而，當(dāng)眾多的科研和技術(shù)人員付出巨大努力試圖將剛性機(jī)器人從工業(yè)生產(chǎn)線應(yīng)用擴(kuò)展到其他領(lǐng)域(如家政服務(wù)、助老助殘、農(nóng)業(yè)自動化、醫(yī)療康復(fù)等)時，卻發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重依賴結(jié)構(gòu)化環(huán)境和精確數(shù)學(xué)模型的剛性機(jī)器人在上述的非結(jié)構(gòu)復(fù)雜環(huán)境中與難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型加以描述的復(fù)雜多變對象進(jìn)行交互作業(yè)時，剛性機(jī)器人的高剛度、高強(qiáng)度、高精度特點反而成為導(dǎo)致其不能勝任此類任務(wù)的缺點。在這種情況下，軟體機(jī)器人研究逐漸興起，科研工作者和工程技術(shù)人員借助于智能材料(如:硅橡膠、形狀記憶合金sma、電活性聚合物epa等)和新型驅(qū)動技術(shù)(如:sma、氣動、磁流變、epa等)，研究開發(fā)完全不用或少用剛性機(jī)構(gòu)的新型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，這類軟體機(jī)器人一般具有充分的柔順性、適應(yīng)性、超冗余或無限自由度，甚至可以任意改變自身形狀和尺寸以適應(yīng)環(huán)境和目標(biāo)。

仿生軟體機(jī)器人的設(shè)計靈感來源于自然界各色各樣的生物，即:研究某一種動物或其肢體的結(jié)構(gòu)特點和工作機(jī)理，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的仿生軟體機(jī)器人研制，例如蛇形機(jī)器人、象鼻機(jī)器人、章魚機(jī)器人、蚯蚓機(jī)器人、海星機(jī)器人、仿毛蟲機(jī)器人、尺鑊機(jī)器人，等等。

關(guān)于仿生軟體機(jī)器人，中國發(fā)明專利申請?zhí)?01410406336.8公開了浙江工業(yè)大學(xué)研究的主動可變剛度長臂式仿生軟體機(jī)器人，軟體機(jī)器人本體由基節(jié)和尾節(jié)組成，基節(jié)設(shè)置3個側(cè)驅(qū)動腔和1個中心驅(qū)動腔，各驅(qū)動腔兩端封閉，驅(qū)動腔內(nèi)外壁埋置約束彈簧，由通氣管輸入高壓氣體以驅(qū)動機(jī)器人伸長或彎曲；中國發(fā)明專利申請?zhí)?01510504288.0公開了浙江工業(yè)大學(xué)的一種運動和剛度獨立可控軟體機(jī)器人，運用中心腔充入不同氣壓來獨立控制軟體機(jī)器人的剛度，電機(jī)控制位于側(cè)驅(qū)動腔的繩索來使得機(jī)器人彎曲；中國發(fā)明專利申請?zhí)?01620103236.2公開了浙江工業(yè)大學(xué)一種串并融合偽足軟體機(jī)器人，其基節(jié)、前端蓋和后端蓋均有多個氣腔，通過控制在氣腔內(nèi)充入不同氣壓實現(xiàn)機(jī)器人的前后運動，具有多角度、多姿態(tài)、運動適應(yīng)性良好的特點。

上述的幾種軟體機(jī)器人都能很好的實現(xiàn)要執(zhí)行的操作，但是缺乏位姿自我反饋能力。位姿自我反饋對于機(jī)器人是非常重要的部分，但是鑒于軟體機(jī)器人的特殊性，目前現(xiàn)有的大部分軟體機(jī)器人都不具備位姿反饋能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服已有軟體機(jī)器人無法反饋位姿、控制精度較差的不足，本發(fā)明提供一種實時反饋位姿、控制精度較好的能自主檢測運動位姿的仿生軟體機(jī)器人。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種能自主檢測運動位姿的仿生軟體機(jī)器人，包括主體部分和基體部分，所述主體部分的后端與所述基體部分前端連接，所述主體部分包括彈性主體、鋼絲、第一鋼絲通道腔和氣體驅(qū)動腔；所述彈性主體設(shè)有氣體驅(qū)動腔和第一鋼絲通道腔；所述氣體驅(qū)動腔前端封閉，后端與對應(yīng)的基體通氣管腔相通；所述鋼絲位于第一鋼絲通道腔正中間，所述鋼絲前端固定；所述基體部分包括基體和通氣管腔，所述基體設(shè)置通氣管腔，氣管通過通氣管腔與氣體驅(qū)動腔相通；

所述仿生軟體機(jī)器人還包括運動位姿檢測組件，所述運動位姿檢測組件包括相互配合的永磁鐵和霍爾元件，所述鋼絲的后端連接一個永磁鐵；所述基體內(nèi)設(shè)置霍爾元件放置腔，所述第一鋼絲通道腔和霍爾元件放置腔相通并且位于同一中心直線上；所述霍爾元件位于所述霍爾元件放置腔內(nèi)，所述霍爾元件與磁鐵非接觸式相對設(shè)置且相互之間留有空間。

進(jìn)一步，所述基體內(nèi)設(shè)置第二鋼絲通道腔和磁鐵放置腔，所述第二鋼絲通道腔與所述第一鋼絲通道腔相接，所述第一鋼絲通道腔、第二鋼絲通道腔、磁鐵放置腔和霍爾元件放置腔相通并且位于同一中心直線上；所述鋼絲的后端穿過所述第二鋼絲通道腔，所述永磁鐵位于所述磁鐵放置腔，所述霍爾元件放置腔位于所述磁鐵放置腔的后方。

再進(jìn)一步，所述彈性主體呈圓柱形，所述基體呈圓柱狀。這是一種可選的方式，當(dāng)然，彈性主體也可以是其他形狀，所述基體也可以是其他形狀，根據(jù)不同的軟體機(jī)器人的情況進(jìn)行設(shè)定。

更進(jìn)一步，所述氣體驅(qū)動腔包括中心驅(qū)動腔和側(cè)驅(qū)動腔；所述彈性主體的中部設(shè)有中心驅(qū)動腔，在所述中心驅(qū)動腔外的彈性主體的一圈上等圓弧間隔地設(shè)有至少三個側(cè)驅(qū)動腔；所述中心驅(qū)動腔和側(cè)驅(qū)動腔前端封閉，后端與對應(yīng)的基體通氣管腔相通；所述第一鋼絲通道腔等間距地位于兩兩相鄰的側(cè)驅(qū)動腔之間；所述基體中心和周邊均勻分布通氣管腔，所述氣管通過通氣管腔與中心驅(qū)動腔和側(cè)驅(qū)動腔相通；

優(yōu)選的：所述彈性主體上設(shè)有三個側(cè)驅(qū)動腔和三個第一鋼絲通道腔，所述基體上設(shè)有三個霍爾元件放置腔和四個通氣管腔，所述四個通氣管腔分別與中心驅(qū)動腔和側(cè)驅(qū)動腔連通。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：運用氣壓來控制軟體機(jī)器人的運動，軟體機(jī)器人主要由橡膠材料做成具有良好的延展性和柔韌性。軟體機(jī)器人內(nèi)部有氣體驅(qū)動腔和鋼絲通道腔，氣體驅(qū)動腔用于沖入氣體產(chǎn)生壓力差從而控制軟體機(jī)器人彎曲和伸長；若軟體機(jī)器人伸長后彎曲，會導(dǎo)致鋼絲上固定的磁鐵與霍爾元件發(fā)生相對運動，從而導(dǎo)致磁鐵相對霍爾元件的磁場強(qiáng)度發(fā)生變化，從而霍爾元件輸出不同的電壓，于是通過這種方法來就可感應(yīng)軟體機(jī)器人的變形情況。

本發(fā)明著眼于目前軟體機(jī)器人研究缺乏自身彎曲變形的反饋，提出能感應(yīng)彎曲變形的主動可變剛度仿生軟體機(jī)器人結(jié)構(gòu)，是軟體機(jī)器人研究的一種新探索，有望解決目前長臂式軟體機(jī)器人不能反饋自身位姿情況的問題。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：使軟體機(jī)器人具有很好的柔軟性和彎曲性，能夠有效的抓取不同結(jié)構(gòu)外形的目標(biāo)物體，在執(zhí)行動作的同時感知自身形變程度，實時反饋軟體機(jī)器人的形變情況。

附圖說明

圖1是能自主檢測運動位姿的仿生軟體機(jī)器人的彈性主體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是能自主檢測運動位姿的仿生軟體機(jī)器人的基體部分結(jié)構(gòu)局部剖視圖。

圖3是能自主檢測運動位姿的仿生軟體機(jī)器人的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖4是能自主檢測運動位姿的仿生軟體機(jī)器人的自然狀態(tài)圖。

圖5是能自主檢測運動位姿的仿生軟體機(jī)器人的彎曲狀態(tài)圖。

圖中1.彈性主體，2.第一鋼絲通道腔，3.中心驅(qū)動腔，4.側(cè)驅(qū)動腔，5.鋼絲，6.永磁鐵，7.霍爾元件，8.氣管，9.基體，10.氣管通道腔，11.第二鋼絲通道腔，12.磁鐵放置腔，13.霍爾元件放置腔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參照圖1～圖5，一種能自主檢測運動位姿的仿生軟體機(jī)器人，包括主體部分和基體部分，所述主體部分的后端與所述基體部分前端連接，所述主體部分包括彈性主體1、鋼絲5、第一鋼絲通道腔2和氣體驅(qū)動腔；所述彈性主體1設(shè)有氣體驅(qū)動腔和第一鋼絲通道腔2；所述氣體驅(qū)動腔前端封閉，后端與對應(yīng)的基體通氣管腔相通；所述鋼絲5位于第一鋼絲通道腔2正中間，所述鋼絲5前端固定；所述基體部分包括基體9和氣管通道腔10，所述基體9設(shè)置氣管通道腔10，氣管8通過氣管通道腔10與氣體驅(qū)動腔相通；

所述仿生軟體機(jī)器人還包括運動位姿檢測組件，所述運動位姿檢測組件包括相互配合的永磁鐵6和霍爾元件7，所述鋼絲5的后端連接一個永磁鐵6；所述基體9內(nèi)設(shè)置霍爾元件放置腔13，所述第一鋼絲通道腔2和霍爾元件放置腔13相通并且位于同一中心直線上；所述霍爾元件7位于所述霍爾元件放置腔13內(nèi)，所述霍爾元件7與磁鐵6非接觸式相對設(shè)置且相互之間留有空間。

進(jìn)一步，所述基體9內(nèi)設(shè)置第二鋼絲通道腔11和磁鐵放置腔12，所述第二鋼絲通道腔11與所述第一鋼絲通道腔2相接，所述第一鋼絲通道腔2、第二鋼絲通道腔11、磁鐵放置腔12和霍爾元件放置腔13相通并且位于同一中心直線上；所述鋼絲的后端穿過所述第二鋼絲通道腔，所述永磁鐵6位于所述磁鐵放置腔12，所述霍爾元件放置腔13位于所述磁鐵放置腔12的后方。

再進(jìn)一步，所述彈性主體1呈圓柱形，所述基體9呈圓柱狀。這是一種可選的方式，當(dāng)然，彈性主體也可以是其他形狀，所述基體也可以是其他形狀，根據(jù)不同的軟體機(jī)器人的情況進(jìn)行設(shè)定。

本實施例的仿生軟體機(jī)器人，包括基體和主體，所述基體上部和主體下部相連接，所述主體包括彈性主體1、鋼絲5、第一鋼絲通道腔、中心驅(qū)動腔3和側(cè)驅(qū)動腔4；所述彈性主體呈圓柱形，所述彈性主體的中部設(shè)有中心驅(qū)動腔3，在所述中心驅(qū)動腔3外的彈性主體的一圈上等圓弧間隔地設(shè)有至少三個呈類似梯形狀的側(cè)驅(qū)動腔4；所述中心驅(qū)動腔3和側(cè)驅(qū)動腔4上端封閉，下端與對應(yīng)的基節(jié)通氣管腔相通；所述鋼絲通道腔2有三個，等間距地位于三個側(cè)驅(qū)動腔4之間；所述鋼絲5位于每一個鋼絲通道腔2正中間，所述鋼絲5上端固定，下端連接一個永磁鐵6。

所述基體9包含鋼絲通道腔2、磁鐵放置腔12、氣管通道腔10和霍爾元件放置腔13，所述基體9呈圓柱狀，所述基體9的中心設(shè)置一個氣管通道腔10，所述基體9的周邊均勻分布三個氣管通道腔10，所述四個氣管通道腔10分別與主體中心驅(qū)動腔3和側(cè)驅(qū)動腔4三者中心線在同一條直線上，所述氣管8通過氣管通道腔10與彈性主體1的中心驅(qū)動腔3和側(cè)驅(qū)動腔4相通；所述霍爾元件放置腔13、磁鐵放置腔12和鋼絲通道腔2三者在相通并且同一中心直線上；所述磁鐵7與鋼絲5固定相連，所述霍爾元件7與磁鐵6之間不接觸，留有一定空間。

進(jìn)一步，所述永磁鐵6形狀不一定為方形，可以為其他任何形狀，此處是為了方便在圖形上更清楚地表示各個部件才設(shè)為方形?；w9中的第二鋼絲通道腔也可不用，即鋼絲5不深入基體9內(nèi)部，但是永磁鐵6在基體9內(nèi)部。永磁鐵6的大小可以根據(jù)實際情況而定，以軟體可以較靈敏地感應(yīng)機(jī)器人彎曲為最佳。

更進(jìn)一步，軟體機(jī)器人可以互相連接組合，這樣便能加長本專利的軟體機(jī)器人；霍爾元件7可以連外接電路輸出數(shù)據(jù)，也可以連接內(nèi)置的信號發(fā)射設(shè)備，比如藍(lán)牙或者wifi發(fā)射器，用以輸出信號。

本實施例中，彈性主體1中通入中心驅(qū)動腔3和側(cè)驅(qū)動腔2氣體，其氣壓均在材料承受范圍之內(nèi)內(nèi)；只向中心驅(qū)動腔3通入氣體，可使軟體機(jī)器人軸向伸長；中心驅(qū)動腔3不充入氣體，三個側(cè)驅(qū)動腔2通入不同氣壓，軟體機(jī)器人會向氣壓小的那個側(cè)驅(qū)動腔彎曲。若軟體機(jī)器人彎曲，會導(dǎo)致鋼絲5上固定的磁鐵6與霍爾元件7發(fā)生相對運動，從而導(dǎo)致磁鐵6相對霍爾元件7的磁場強(qiáng)度發(fā)生變化，從而霍爾元件7輸出不同的電壓，于是通過這種方法來就可反饋軟體機(jī)器人的位姿情況。