(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211274504.3 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 北京大学 地址 100080 北京市海淀区颐和园路5号 申请人 北京大学南昌创新研究院 (72)发明人 段慧玲　邹宇　陈倩滢　吕鹏宇　 李宏源　赵妮　李超辉　 (74)专利代理 机构 北京东方亿 思知识产权代理 有限责任公司 1 1258 专利代理师 尹红敏 (51)Int.Cl. B25J 9/14(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 机器人及控制方法 (57)摘要 本申请公开了一种机器人及控制方法。 机器 人包括环形弹簧结构和扩张件， 环形弹簧结构沿 轴线方向可翻转设置， 环形弹簧结构包括多个沿 轴线环绕连接的单胞， 单胞包括n条带形结构， 环 形弹簧结构具有2n类腔室， 机器人具有2n组扩张 件， 第e组扩张件设置于第e类腔室中， 扩张件具 有扩张状态与收缩状态以用于打开或闭合腔室， 以使环形 弹簧结构翻转并在2n个稳态之间切换， 其中， n为大于或等于2的正整数， e为大于或等于 1且小于或等于2n的正整数。 本申请提供的机器 人具有较优的跨介质运动的实现方式。 权利要求书4页 说明书16页 附图15页 CN 115488874 A 2022.12.20 CN 115488874 A 1.一种机器人， 其特 征在于， 包括环形弹簧结构和扩张件， 所述环形弹簧结构包括多个单胞， 多个所述单胞环绕轴 线相互连接形成所述环形弹簧 结构， 所述环形弹簧结构沿所述轴线方向可翻转设置， 所述单 胞包括n条带形结构； 所述带形结构具有相对的第 一表面与第 二表面， 所述带形结构包括形状相同且相互连 接的第一单元与第二单元， 所述第一单元与所述第二单元 的形状为正2n边形， 所述第一单 元与所述第二单元在连接处共用一条第一弯 折边， 所述第一单元与所述第二单元沿所述第 一弯折边相互弯折连接， 以使所述带 形结构的所述第一表面相向设置； 所述第一单元包括与 所述第一弯折边平行设置的第 一连接边， 所述第 一单元还包括连 接于所述第一弯折边与所述第一连接边间的n ‑1对互相平行的第一侧边与第二侧边， 所述 第一侧边与所述第二侧边分设于所述第一弯 折边的两端， 在从所述第一连接边连接至所述 第一弯折 边的方向上依次连接有第1条 所述第一侧边至第n ‑1条第一侧边； 所述第二单 元包括与所述第一弯折 边平行设置的第二连接边； 在所述单胞中， 第1条至第n ‑1条所述带形结构的所述第一弯折边分别与第n条所述带 形结构的第1条至第n ‑1条所述第一侧边接触连接； 在所述单胞中， 在所述单胞的环绕方向上依次设置有第1条至第n条所述带形结构的所 述第一单元以形成第一叠加部， 在所述环绕方向上还依次设置有第1条至第n条所述带形结 构的所述第二单元以形成第二叠加部， 在所述环绕方向上所述第一叠加部与第二叠加部依 次设置； 在相邻两个所述单胞中的其中一者的第 i条所述带形结构的所述第 一连接边与另一者 的第i条所述带形结构的所述第二连接边连接， 在所述第一连接边与所述第二连接边的连 接处的所述第一单 元与所述第二单 元弯折设置以形成第二弯折 边； 在相邻两个所述单胞中， 两条相连的第i条所述带形结构在所述第一弯折边处的弯折 方向相同， 两条相连 的第i条所述带形结构在所述第二弯折边处的弯折方向与在所述第一 弯折边处的弯折方向相反， 其中， 所述环形弹簧结构具有2n类腔室， 所述单胞中的第j条所述带形结构的所述第一 表面与第j+1条所述带形结构的所述第二表面围合形成第j类所述腔室， 所述单胞中第n条 所述带形结构的所述第一表面与所述第 1条所述带形结构的所述第一表面围合形成第n类 所述腔室， 所述单胞中的第 j条所述带形结构的所述第二表面与第 j+1条所述带形结构的所 述第一表面围合形成第n+j类所述腔室， 两个相邻的所述单胞间相对的两个所述第二表面 围合形成第2n类所述腔室； 所述机器人具有2n组所述扩张件， 第e组所述扩张件设置于第e类所述腔室中， 所述扩 张件具有扩张状态与收缩状态以用于打开或闭合所述腔室， 以使 所述环形弹簧结构翻转并 在2n个所述稳态之间切换， 当所述环形弹簧结构处于第k个所述稳态时， 第k条所述带形结 构的所述第一弯折边朝向所述轴线， 第k+n ‑1组所述扩张件处于所述扩张状态， 第k类所述 腔室至第k+n ‑1类所述腔室处于 打开状态， 其余所述腔室处于闭合状态， 当所述环形弹簧结 构处于第n +q个所述稳态时， 第q条所述带形结构的所述第二弯 折边朝向所述轴线， 第q+n ‑1 组所述扩张件处于所述收缩状态， 第q类所述腔室至第q+n ‑1类所述腔室处于所述闭合状 态， 其余所述腔室处于所述打开状态， n为大于或等于2的正整 数， e为大于或等于1且小于或 等于2n的正整 数， i、 k和q为大于或等于1且小于或等于n正整数， j为大于或等于1且小于n的权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115488874 A 2正整数。 2.根据权利要求1所述的机器人， 其特征在于， 当所述环形弹簧结构处于第k个所述稳 态时， 第k组所述扩张件至第k+n ‑1组所述扩张件处于所述扩张状态以使得第k类所述腔室 至第k+n‑1类所述腔室处于打开状态， 其余所述扩张件处于所述收缩状态以使得其余所述 腔室处于闭合状态， 当所述环形弹簧结构处于第n +q个所述稳态时， 第q组所述扩张件至第q +n‑1组所述扩张件处于所述 收缩状态以使得第q类所述腔室至第q+n ‑1类所述腔室处于所 述闭合状态， 其 余所述扩张件处于所述扩张状态以使得其 余所述腔室处于所述打开状态。 3.根据权利要求1所述的机器人， 其特 征在于， 在相邻两个所述单胞中， 两条相连的第2条所述带形结构的所述第二弯折边至两条相 连的第n条所述带形结构的所述第二弯折边分别与两条相连的第 1条所述带形结构的第二 弯折边一侧的第一单 元的第1条至第n ‑1条所述第一侧边接触连接 。 4.根据权利要求1所述的机器人， 其特征在于， 所述扩张件为气囊、 温敏水凝胶或光敏 水凝胶中的至少一种。 5.根据权利要求1所述的机器人， 其特 征在于， 所述扩张件绕所述轴线等间隔设置 。 6.根据权利要求1所述的机器人， 其特征在于， 所述机器人还包括负重件， 所述负重件 设置于所述腔室内。 7.根据权利要求6所述的机器人， 其特 征在于， 所述负重件环绕所述轴线等间隔设置 。 8.根据权利要求1所述的机器人， 其特 征在于， 所述单 胞数量大于或等于9个。 9.根据权利要求1所述的机器人， 其特 征在于， 所述带 形结构的材 料为弹性材 料。 10.根据权利要求9所述的机器人， 其特征在于， 所述带形结构的材料为纸板或塑料板 中的至少一种。 11.根据权利要求1所述的机器人， 其特征在于， 所述第一弯折边上设置有沿所述第一 弯折边延伸方向延伸的第一让位槽 。 12.根据权利要求1所述的机器人， 其特征在于， 所述第二弯折边上设置有沿所述第二 弯折边延伸方向延伸的第二让位槽 。 13.根据权利要求1至12任一项所述的机器人， 其特征在于， 所述n为2， 所述单胞包括2 条所述带形结构， 2条 所述带形结构分别为第1条四边带 形结构和第2条四边带 形结构， 所述第一单元与所述第二单元的形状为正四边形， 所述第一单元具有1对相互平行的 所述第一侧边与所述第二侧边； 在所述单胞中， 所述第1条四边带形结构的所述第 一弯折边与所述第2条四边带形结构 的所述第一侧边接触连接； 在所述单胞中， 在所述第1条四边带形结构的所述第一单元沿所述环绕方向的一侧依 次设置有 所述第2条四边带形结构的所述第一单元、 所述第1条四边带形结构的所述第二单 元以及所述第2条四边带 形结构的所述第二单 元； 在相邻两个所述单胞中的其中一者的所述第1条四边带形结构的所述第 一连接边与另 一者的所述第 1条四边带形结构的所述第二连接边连接， 在相邻两个所述单胞中的其中一 者的所述第2条四边带形结构的所述第一连接边与另一者的所述第2条四边带形结构的所 述第二连接边连接， 在所述第一连接边与所述第二连接边的连接处的所述第一单元与所述 第二单元弯折设置以形成第二弯折 边，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115488874 A 3