[0039] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0040] 如图1和2所示，一种无约束软体机器人，包括蓄液箱1、中间执行机构、第一软体泵5、第二软体泵8、仿蛇皮薄膜12和控制箱11。中间执行机构的两端与蓄液箱1、控制箱11分别连接。第一软体泵5及第二软体泵8均安装在中间执行机构上。仿蛇皮薄膜12设置在中间执行机构上。蓄液箱1的顶部开设有通气孔3、第一进出液口2和第二进出液口4。蓄液箱1及控制箱11的两侧均支承有从动轮。从动轮能够避免蓄液箱1及控制箱11与底面的滑动摩擦，从而减小阻力。
[0041] 中间执行机构包括第一伸缩管6和第二伸缩管9。第一伸缩管6上开设有第一通液口7；第二伸缩管9上开设有第二通液口10。当第一伸缩管6和第二伸缩管9中被注入液体时将伸长，被抽出液体时将缩短。第一伸缩管6、第二伸缩管9的两端均封闭，其中一端均与蓄液箱1粘接固定，另一端均与控制箱11粘接固定。第一伸缩管6与第二伸缩管9左右并排设置。第一软体泵5、第二软体泵8分别安装在第一伸缩管6、第二伸缩管9上。第一软体泵5、第二软体泵8均为单点固定，不影响第一伸缩管6、第二伸缩管9的伸缩。
[0042] 如图3和4所示，第一软体泵5、第二软体泵8均为基于电荷注入的软质双向泵。软质双向泵呈长条状，包括从上至下依次排列的顶层20、顶部电极对23、沟道层21、底部电极对24和底层22。顶层20及底层22的厚度均为0.4mm；沟道层21的厚度为0.5mm。顶层20及底层22均与沟道层21通过硅酮胶黏膜粘接。
[0043] 顶层20、沟道层21、底层22均为有机硅膜。所述的有机硅具体为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。顶部电极对23通过3D打印技术打印在顶层20的内侧面。底部电极对24通过3D打印技术打印在底层22的内侧面。顶部电极对23及底部电极对24的厚度均为30μm。顶部电极对23及底部电极对24均采用可拉伸银材料，具体为IMD/IME可拉伸导电银浆。由于软质双向泵的所有组成部分均为柔性材料，故其能够随中间执行机构自由变形而不会限制中间执行机构的驱动。沟道层21的中部通过激光切割方法开设有条形沟道19。顶层20的两端分别开设有第一流道孔13和第二流道孔14。第一流道孔13和第二流道孔14与沟道层21上条形沟道19的两端分别连通。
[0044] 顶部电极对23与底部电极对24结构相同，均呈梳齿电极对状，包括第一梳齿电极和第二梳齿电极。第一梳齿电极包括第一引出片17、第一主干条25和n根第一分支条16，n＝18。第一引出片17的内端与第一主干条25的一端连接，外端引出软质双向泵外。n根第一分支条16均设置在第一主干条25的内侧边缘，且沿着第一主干条25的长度方向依次排列。第二梳齿电极包括第二引出片18、第二主干条26和n根第二分支条15。第二引出片18的内端与第二主干条26的一端连接，外端引出软质双向泵外。n根第二分支条15均设置在第二主干条
26的内侧边缘，且沿着第二主干条26的长度方向依次排列。
[0045] 第一主干条25与第二主干条26分别设置在条形沟道19的两侧。n根第一分支条16与n根第二分支条15的外端依次交替排列，形成梳齿电极对结构。n根第一分支条16与n根第二分支条15两两一组，形成n个单元电极对。一个单元电极对内的第一分支条16与第二分支条15的间距小于相邻两个单元电极对的间距。作为一种优选的技术方案，一个单元电极对内的第一分支条16与第二分支条15的间距为0.5mm，相邻两个单元电极对的间距为1mm。同一单元电极中，第一分支条16位于第二分支条15靠近第一流道孔13的一侧。
[0046] 顶部电极对23与底部电极对24内第一梳齿电极的第一引出片17连接在一起，作为软质双向泵的第一输入引脚。顶部电极对23与底部电极对24内第二梳齿电极的第二引出片18连接在一起，作为软质双向泵的第二输入引脚。
[0047] 当第一梳齿电极通接地，第二梳齿电极正电压，使得单元电极对之间的电场超过5V/μm时，第一分支条16上的电子转移至条形沟道19的电介质液体中，使电解质分子带电，这些电解质分子随后被带电相反的第二分支条15吸引，带电分子沿其路径拖动电介质液体其他中性分子一起移动，从而使得条形沟道19内的电介质液体沿着第一流道孔13向第二流道孔14的方向流动，实现正向持续泵液。
[0048] 当第一梳齿电极通正电压，第二梳齿电极接地，使得单元电极对之间的电场超过5V/μm时，第二分支条15上的电子转移至条形沟道19的电介质液体，使电解质分子带电，这些电解质分子随后被带电相反的第一分支条16吸引，带电分子沿其路径拖动电介质液体其他中性分子一起移动，从而使得条形沟道19内的电介质液体沿着第二流道孔14向第一流道孔13的方向流动，实现反向持续泵液。
[0049] 第一软体泵5上顶层20的第一流道孔13与蓄液箱1上第一进出液口2通过软管(图中未示出)连接，第二流道孔14与第一伸缩管6上的第一通液口7通过软管连接。第二软体泵8上顶层20的第一流道孔13与蓄液箱1上第二进出液口4通过软管连接，第二流道孔14与第二伸缩管9上的第二通液口10通过软管连接。蓄液箱1、第一软体泵5、第二软体泵8、第一伸缩管6和第二伸缩管9内均装有电介质液体。通过第一软体泵5、第二软体泵8的正反向通电，即可实现对第一伸缩管6和第二伸缩管9的充液和排液。
[0050] 两根第一伸缩管6和第二伸缩管9上均设置有蛇皮薄膜12。蛇皮薄膜12包括主体膜和仿蛇鳞片。主体膜与对应的第一伸缩管6或第二伸缩管9连接；主体膜呈松弛状态，能够随着伸缩管进行伸缩。主体膜的外侧面设置有多片仿蛇鳞片。仿蛇鳞片采用塑料片。仿蛇鳞片呈蛇鳞状排列。仿蛇鳞片的内端均与主体膜固定。所有仿蛇鳞片的外端朝向均一致。仿蛇鳞片的外端向内端的方向即为该无约束软体机器人的行进方向。除位于主体膜首端处的仿蛇鳞片外，其余仿蛇鳞片的内端均被另外的仿蛇鳞片覆盖。主体膜上的仿蛇鳞片与地面接触。
[0051] 蛇皮薄膜12的结构使得其具有摩擦力的各向异性，使得该无约束软体机器人在前进(前进的方向即为仿蛇鳞片的外端向内端的方向)时摩擦较小，而在后退时拥有强大的抓地力(摩擦时，仿蛇鳞片产生向外翻出和切入地面的趋势使得摩擦力增大)。
[0052] 蓄液箱1朝向控制箱11的方向即为该无约束软体机器人的前进方向。当第一伸缩管6和第二伸缩管9伸长时，由于蛇皮薄膜12后退的阻力大于前进的阻力，故控制箱11被向前推动；当第一伸缩管6和第二伸缩管9缩短时，由于蛇皮薄膜12后退的阻力大于前进的阻力，故蓄液箱1被向前拉动，由此交替往复即可实现机器人的持续前进。
[0053] 控制箱11内装有控制器和高压发生器。高压发生器的最大输出电压大于5kV。高压发生器的第一组输出接口内的两个输出引脚与第一软体泵5的第一输入引脚、第二输入引脚分别连接。高压发生器的第二组输出接口内的两个输出引脚与第二软体泵8的第一输入引脚、第二输入引脚分别连接。高压发生器的控制接口与控制器连接。控制器采用单片机。
[0054] 该无约束软体机器人的驱动方法包括直线驱动方法和偏转驱动方法。
[0055] 直线前进驱动方法具体如下：
[0056] 步骤一、第一软体泵5的第二输入引脚接入正电压，第一输入引脚接地，使得第一软体泵5的正向泵液，蓄液箱1内的电介质液体流向第一伸缩管6，使得第一伸缩管伸长。
[0057] 同时，第二软体泵8的第二输入引脚接入正电压，第一输入引脚接地，使得第二软体泵8的正向泵液，蓄液箱1内的电介质液体流向第二伸缩管9，使得第二伸缩管伸长。
[0058] 在蛇皮薄膜12后向抓地力的作用下，第一伸缩管和第二伸缩管推动控制箱11向前移动。
[0059] 步骤二、第一软体泵5的第一输入引脚接入正电压，第二输入引脚接地，使得第一软体泵5的反向泵液，第一伸缩管6内的电介质液体流向蓄液箱1，使得第一伸缩管缩短。
[0060] 同时，第二软体泵8的第一输入引脚接入正电压，第二输入引脚接地，使得第二软体泵8的反向泵液，第二伸缩管9内的电介质液体流向蓄液箱1，使得第二伸缩管缩短。
[0061] 在蛇皮薄膜12后向抓地力的作用下，第一伸缩管和第二伸缩管拉动蓄液箱1向前移动。
[0062] 步骤三、重复执行步骤一和二，使得该无约束软体机器人持续向前驱动。
[0063] 偏转驱动方法具体如下：
[0064] 步骤一、将第一伸缩管6、第二伸缩管9中远离偏转方向一侧的那个作为工作伸缩管(即若需要左转，则将在行进方向上位于右侧的伸缩管作为工作伸缩管)。工作伸缩管对应的软体泵作为工作软体泵。
[0065] 步骤二、工作软体泵的第二输入引脚接入正电压，工作输入引脚接地，使得工作软体泵的正向泵液，蓄液箱内的电介质液体流向工作伸缩管，使得工作伸缩管伸长。在蛇皮薄膜后向抓地力的作用下，工作伸缩管推动控制箱向目标方向偏转。
[0066] 步骤三、工作软体泵的工作输入引脚接入正电压，第二输入引脚接地，使得工作软体泵的反向泵液，工作伸缩管内的电介质液体流向蓄液箱，使得工作伸缩管缩短。在蛇皮薄膜后向抓地力的作用下，工作伸缩管拉动蓄液箱向目标方向偏转。
[0067] 步骤四、重复步骤二和三，直到偏转至目标角度。
