技术领域
[0001] 本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种仿DNA双螺旋结构的受限空间机器人及其控制方法。
相关背景技术
[0002] DNA的双螺旋结构是由两条互相缠绕的链组成，这两条链以螺旋状的形状排列在一起，形成了一个扁平的梯子结构，这种结构的中心轴是两条链之间的连接点，两条链以相
反的方向旋转，形成了紧密的连接结构。
[0003] 若以DNA双螺旋结构为原型来设计机器人，则机器人可以实现特定任务的执行，如采用DNA设计的微型纳米机器人，可以进行体内癌变细胞的治疗，当该纳米机器人与靶细胞
接触时，能够自动打开DNA桶结构，运送其装载的药物，当用于健康的人血细胞和发生癌变
的人血细胞的混合物时，该纳米机器人便能够定向靶杀一半癌细胞，而健康的细胞却不受
影响；此外，如果利用DNA双螺旋结构设计缠绕状机器人本体，便可实现物体的抓取等行为。
因此，以DNA双螺旋结构为原型的机器人让科研人员看到了它在医疗、工业、服务业等各个
行业的应用前景，具有一定的现实意义和研究价值。
[0004] 对比文件CN114681007A公开了一种双螺旋磁控微型机器人及其加工方法和应用，该机器人包括一段中心部及两条螺旋部，两条螺旋部螺旋盘绕于中心部的外周侧且沿中心
部的中心轴线呈中心对称，中心部在作用端一侧的端部设置有锥体结构，两条螺旋部在作
用端一侧的端部均设置有导向面。通过螺旋状设计增加了机器人本体与液体环境的接触面
积，具有更大的旋转扭矩和移动速度，能够有力地钻开血栓。但专利中对该机器人进行磁化
操作时，磁化到什么程度，能够具有什么样的效果，专利中并未进行说明。
[0005] 因此，亟需涉及一款能够广泛应用于爬行及探测的环境中的仿DNA双螺旋结构的受限空间机器人。
具体实施方式
[0028] 在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装
置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保
护范围。
[0029] 此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括
一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另
有明确具体的限定。
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例所述仿DNA双螺旋结构的受限空间机器人，包括控制端1和柔性双螺旋体，所述柔性双螺旋体由第一螺旋体2、第二螺旋体3以及两者之间的连接体4构成，第一螺
旋体2与第二螺旋体3对称设计，第一螺旋体2由若干第一球型结构21拼合而成，且第一球型
结构21内部相连通；所述第二螺旋体3由若干第二球型结构31拼合而成，且第二球型结构31
内部相连通。
[0032] 相对位置的第一球型结构21、第二球型结构31之间均设有连接体4，这里的连接体4可为交替设置的第一横梁结构41和第二横梁结构42。所述第一横梁结构41、第二横梁结构
42外部均连接第一螺旋体2、第二螺旋体3上对应位置的球型结构，所述第一横梁结构41与
第一螺旋体2上的第一球型结构21内部连通，形成第一气动通道，第二横梁结构42与第二螺
旋体3上的第二球型结构31内部连通，形成第二气动通道。
[0033] 所述控制端1位于柔性双螺旋体的头部，控制端内设有气驱动机构11、第一螺旋体控制系统12、第二螺旋体控制系统13和控制电路系统14，气驱动机构11可选用气泵，两个气
泵分别与第一螺旋体2、第二螺旋体3内部的第一气动通道、第二气动通道相连通，可抽吸或
充入气体，从而控制第一气动通道、第二气动通道内的气压，实现第一螺旋体2、第二螺旋体
3的伸缩。
[0034] 所述第一球型结构21、第二球型结构31以及第一横梁结构41、第二横梁结构42均由柔性材料制成，可采用柔性材料一体式制作，如硅胶、硅橡胶、水凝胶、PDMS等等。
[0035] 所述受限空间机器人的控制方法：利用控制端1内的气驱动机构11来控制第一气动通道、第二气动通道内的气压，使得第一气动通道和/或第二气动通道切换不同气压状
态，气压状态包括正压状态、正常状态和负压状态。
[0036] 具体如下：
[0037] 机器人收缩前进：对第一气动通道、第二气动通道同步施加相同压力的负压，并在负压状态和正常状态之间进行周期性的切换，便可实现类似收缩前进的运动效果。
[0038] 机器人伸长前进：对第一气动通道、第二气动通道同步施加相同压力的正压，并在正压状态和正常状态之间进行周期性的切换，便可实现类似伸长前进的运动效果。
[0039] 机器人进行单侧翻滚运动：对翻滚侧的气动通道施加负压，并在负压状态和正常状态之间进行周期性的切换；对另一侧的气动通道施加正压，并在正压状态和正常状态之
间进行周期性的切换。例如：想要实现向左的滚动行为，则需要给左侧的第一气动通道施加
负压，使其收缩，右侧的第二气动通道施加一定的正压，使其伸长，并且保证左侧第一气动
通道在负压和正常状态切换，右侧第二气动通道在伸长和正常状态切换，通过周期性的气
路切换，从而实现单侧的滚动运动行为。
[0040] 机器人进行卷曲式抓取运动：将双螺旋结构机器人竖直吊装，然后通过控制单一的气动通道变化即可，如第一气动通道施加负压，并在负压状态和正常状态之间进行周期
性的切换，使得第一螺旋体成收缩状态；然后第二气动通道内部处于正压或正常状态，便可
实现物体的卷曲式抓取。
[0041] 或者，第二气动通道施加负压，并在负压状态和正常状态之间进行周期性的切换，使得第二螺旋体成收缩状态；然后第一气动通道内部处于正压或正常状态，也可实现物体
的卷曲式抓取。
[0042] 同时，也可以将多个双螺旋结构机器人吊装起来，如三个或四个机器人系统，互相配合完成物体的抓取。
[0043] 实施例2
[0044] 本实施例1与实施例2结构类推，区别在于，本实施例的柔性双螺旋体为折纸结构，包括中空扁平的第三螺旋体5、第四螺旋体6，第三螺旋体5、第四螺旋体6之间通过折纸形成
了连接的台阶面结构，因此，本实施例的连接体为互相交替设置的第一台阶面结构71和第
二台阶面结构72，且第一台阶面结构71和第二台阶面结构72内部中空，所有第一台阶面结
构71均与第三螺旋体5内部相连通，形成第三气动通道，所有第二台阶面结构72均与第四螺
旋体6内部相连通，形成第四气动通道。
[0045] 所述柔性双螺旋体整体可采用柔性材料一体式制作，如硅胶、硅橡胶、水凝胶、PDMS等等。
[0046] 控制端位于第三螺旋体、第四螺旋体端部，可通过气泵来抽吸第三气动通道、第四气动通道内部的气压，从而实现第三螺旋体、第四螺旋体的伸长、收缩、卷曲等操作。
[0047] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也
应视为本发明的保护范围。
