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专利号: 2022111910611
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,包括折纸结构单元(1),身体结构单元(2)和气管控制系统单元(3);

所述折纸结构单元(1)分布在身体结构单元(2)的两端,所述折纸结构单元(1)包含有四组折纸装配模块(4);

每组折纸装配模块(4)包括有一个双层折纸模块(5),一个扭转折纸模块(6),一个连接块构件(7)和一个脚蹼构件(8);

所述身体结构单元(2)包含有一个壳体构件(9),一个ESP32 CAM摄像头开发板(10),一个3.7V锂电池(11),一个上盖构件(12),六个玻璃半球体构件(13)和八个M4机械螺钉(14);

所述气管控制系统单元(3)包含有一组正压气路控制模块(15),一组负压气路控制模块(16)和一个Arduino uno开发板(17);

所述正压气路控制模块(15)由三个塑料软管五通接头(18),十四根橡胶软管一(19),四个一路5V继电器(20),四个常闭式微型二位二通电磁阀(21)和一个提供正压的大功率气泵(22)组成;

所述负压气路控制模块(16)由三个塑料软管五通接头(23),十四根橡胶软管二(24),四个一路5V继电器(25),四个常闭式微型二位二通电磁阀(26)和一个提供负压的大功率气泵(27)组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述双层折纸模块(5)由三组折纸架构(28)组成,每组折纸架构(28)包含一个折纸流体网格架构(29)和一个折纸应变限制层架构(30);所述扭转折纸模块(6)由一个带折痕的正方体构件(35)和一个圆形盖构件(36)组成;所述连接块构件(7)是一个有矩形通槽的长方体结构,所述长方体结构的一面有圆孔,且所述圆孔与矩形通槽连通;所述脚蹼构件(8)由一个带锯齿形的长方体片状结构和一个矩形孔结构组合而成。

3.根据权利要求2所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述折纸流体网格架构(29)由两个六边形状体(31)和一个四边形状体(32)折叠在一起,所述四边形状体(32)分布在两个六边形状体(31)之间,且所述四边形状体(32)和六边形状体(31)内部由空腔连通;所述折纸应变限制层架构(30)由两个较薄的六边形状体(33)折叠而成,且在两个所述较薄的六边形状体(33)的一端折叠处有一个菱形折痕线环(34);所述带折痕的正方体构件(35)中六个表面中有一面设计有圆形凸台,所述圆形凸台内部与带折痕的正方体构件(35)内部由空腔连通,所述圆形盖构件(36)一端有圆形通槽贯穿整个构件,且所述圆形凸台和圆形通槽之间进行过盈配合;所述带锯齿形的长方体片状结构和一个矩形孔结构之间通过一个矩形体结构连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述壳体构件(9)底部表面有十个4mm的圆形通槽,其中四个圆形通槽用于贯穿橡胶软管一(19),其余六个圆形通槽可供安装M4机械螺钉(14),且所述玻璃半球体构件(13)的表面有圆孔,所述壳体构件(9)底部表面的圆形通槽可以与玻璃半球体构件(13)的表面的圆孔同心圆对齐,从而使壳体构件(9)和玻璃半球体构件(13)贴合固定在一起;所述壳体构件(9)四周表面开设有四个圆形通槽,可供安装圆形盖构件(36);所述壳体构件(9)内部设计有两个半圆形凸台结构,所述半圆形凸台结构表面设计有圆形通槽。

5.根据权利要求4所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述上盖构件(12)表面也设计有圆形通槽;所述半圆形凸台表面的圆形通槽和上盖构件(12)表面的圆形通槽可以同心圆对齐,两种所述圆形通槽可供安装机械螺钉(14),从而使壳体构件(9)和上盖构件(12)贴合固定在一起;所述上盖构件(12)表面有矩形通槽,用于安装所述ESP32 CAM摄像头开发板(10),所述3.7V锂电池(11)放置于所述壳体构件(9)内部,所述3.7V锂电池(11)给所述ESP32 CAM摄像头开发板(10)供电。

6.根据权利要求2所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述气管控制系统单元(3)的一组正压气路控制模块(15)由以下构件组成:所述橡胶软管一(19)的一端与连接块构件(7)表面的圆孔相连接,另外一端连接第一塑料软管五通接头(18‑1),第一塑料软管五通接头(18‑5)与第二塑料软管五通接头(18‑6)连接,第二塑料软管五通接头(18‑7)与常闭式微型二位二通电磁阀的排气口(21‑1)连接,常闭式微型二位二通电磁阀的进气口(21‑5)与第三塑料软管五通接头(18‑11)连接,第三塑料软管五通接头(18‑15)与所述提供正压的大功率气泵(22)连接;气路连接顺序为:圆孔橡胶软管(7‑1)—接头(18‑1),圆孔橡胶软管(7‑2)—接头(18‑2),圆孔橡胶软管(7‑3)—接头(18‑

3),圆孔橡胶软管(7‑4)—接头(18‑4),接头(18‑5)—接头(18‑6),接头(18‑7)—排气口(21‑1),接头(18‑8)—排气口(21‑2),接头(18‑9)—排气口(21‑3),接头(18‑10)—排气口(21‑4),进气口(21‑5)—接头(18‑11),进气口(21‑6)—接头(18‑12),进气口(21‑7)—接头(18‑13),进气口(21‑8)—接头(18‑14),接头(18‑15)—正压气泵(22);所述常闭式微型二位二通电磁阀(21)的正负极连接所述一路5V继电器(20),所述一路5V继电器(20)由所述Arduino uno开发板(17)控制;电路连接顺序为:电磁阀正负极(21‑9)—继电器接口(20‑

1),电磁阀正负极(21‑10)—继电器接口(20‑2),电磁阀正负极(21‑11)—继电器接口(20‑

3),电磁阀正负极(21‑12)—继电器接口(20‑4),继电器接口(20‑5)—开发板(17),继电器接口(20‑6)—开发板(17),继电器接口(20‑7)—开发板(17),继电器接口(20‑8)—开发板(17)。

7.根据权利要求6所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述气管控制系统单元(3)的一组负压气路控制模块(16)由以下构件组成:所述橡胶软管二(24)的一端连接圆形盖构件(36)的通槽,另外一端连接所述塑料软管五通接头(23),其余连接部分与所述正压气路控制模块(15)的连接方法基本一致,所以气路连接顺序为:通槽橡胶软管(36‑1)—接头(23‑1),通槽橡胶软管(36‑2)—接头(23‑2),通槽橡胶软管(36‑3)—接头(23‑3),通槽橡胶软管(36‑4)—接头(23‑4),接头(23‑5)—接头(23‑6),接头(23‑7)—排气口(26‑1),接头(23‑8)—排气口(26‑2),接头(23‑9)—排气口(26‑3),接头(23‑10)—排气口(26‑4),进气口(26‑5)—接头(23‑11),进气口(26‑6)—接头(23‑12),进气口(26‑7)—接头(23‑13),进气口(26‑8)—接头(23‑14),接头(23‑15)—负压气泵(27);电路连接顺序为:电磁阀正负极(26‑9)—继电器接口(25‑1),电磁阀正负极(26‑

10)—继电器接口(25‑2),电磁阀正负极(26‑11)—继电器接口(25‑3),电磁阀正负极(26‑

12)—继电器接口(25‑4),继电器接口(25‑5)—开发板(17),继电器接口(25‑6)—开发板(17),继电器接口(25‑7)—开发板(17),继电器接口(25‑8)—开发板(17)。

8.根据权利要求7所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述与连接块构件(7)表面的圆孔和圆形盖构件(36)的通槽连接的橡胶软管(19,24)均放置在壳体构件(9)的内部,且在所述壳体构件(9)的末端有八个4mm的通孔,用于延伸橡胶软管(19,24)并使其连接正压气路控制模块(15)和负压气路控制模块(16)。

9.根据权利要求7所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述提供正压的大功率气泵(22)和提供负压的大功率气泵(27)处于持续供气状态,所述八个一路5V继电器(20,25)全部由一个Arduino uno开发板(17)控制。

10.根据权利要求1所述的一种基于双层折纸结构和扭转折纸结构的软体两栖机器人,其特征在于,所述折纸结构单元(1)和身体结构单元(2)中除了玻璃半球体构件(13),机械螺钉(14),ESP32 CAM摄像头开发板(10)和3.7V锂电池(11)外,其余模块都可以通过使用诸如热塑性聚氨酯(TPU)或热塑性弹性体(TPE)的柔性长丝的低成本熔融沉积建模(FDM)3D打印机直接打印。