一种仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人，该磁驱动机器人为双层壳体结构，包括外壳、内壳、支撑件、磁流体、姿态调整电磁铁、跳跃模块、功能模块以及控制模块；外壳仿墨西哥跳豆形状，内壳为球形，重心位于球心以下，外壳通过支撑件支撑内壳，内壳具有三自由度；三块姿态调整电磁铁均布在内壳下半球内壁，且三块姿态调整电磁铁处于同一水平面上；磁流体设置在外壳与内壳之间，跳跃模块两端固定在内壳内且过内壳球心；功能模块设置在外层，控制模块设置在内壳中，通过接收功能模块信号控制姿态调整电磁铁、跳跃模块通电分别实现磁驱动机器人的姿态调整及跳跃，断电后，内壳回复到初始状态。本发明专利技术跳动更加灵活、可控且姿态稳定性好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人。

技术介绍

[0002]墨西哥跳豆的运动原理是，豆子内部幼虫不断滚动使整体质心发生改变，实现平面滚动；幼虫撞击豆子内壁产生冲击使豆子跳跃。在这个背景下，提出研发跳跃机器人的构思，通过模拟墨西哥跳豆的跳跃原理，使其能够像豆子一样进行跳跃运动。
[0003]已有的跳豆机器人通过在马达输出轴上连接偏心块，马达带动偏心块转动，靠偏心块转动时的惯性来实现本体的跳动，其缺点在于跳动方向和跳动的高度不易控制。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人，具有跳跃能力，跳动更加灵活、可控且姿态稳定性好。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人，所述磁驱动机器人为双层壳体结构，包括外壳、内壳、支撑件、磁流体、姿态调整电磁铁、跳跃模块、功能模块以及控制模块；所述外壳仿墨西哥跳豆形状，所述内壳为球形，重心位于球心以下，所述外壳通过支撑件支撑内壳，内壳具有三自由度；三块姿态调整电磁铁均布在内壳下半球内壁，且三块姿态调整电磁铁处于同一水平面上；所述磁流体设置在外壳与内壳之间，所述跳跃模块两端固定在内壳内且过内壳球心；所述功能模块设置在外层，所述控制模块设置在内壳中，通过接收功能模块信号控制姿态调整电磁铁、跳跃模块通电分别实现磁驱动机器人的姿态调整及跳跃，断电后，内壳回复到初始状态。
[0006]进一步地，所述外壳包括部分球面和由直纹面构成的扁平管体结构；所述扁平管体结构一端水平封闭、另一端开放，扁平管体结构开放端与部分球面圆滑过渡。
[0007]进一步地，所述跳跃模块包括导向柱、软磁铁冲击块及跳跃电磁铁；所述导向柱两端固定在内壳内且过内壳球心，所述软磁铁冲击块、跳跃电磁铁位于导向柱两端，所述跳跃电磁铁固定在内壳上半球内壁，所述软磁铁冲击块在磁场作用下与跳跃电磁铁相吸，冲击内壳完成跳跃。
[0008]进一步地，通过改变跳跃模块的磁场大小使磁驱动机器人产生不同高度的跳跃。
[0009]进一步地，通过控制三块姿态调整电磁铁电流强弱，调整跳跃方向及角度大小。
[0010]进一步地，所述支撑件为球铰。
[0011]有益效果：1、本专利技术机器人具有跳跃能力，可以克服地面上的障碍物，如小型障碍物、不规则地形等。这使得机器人能够在复杂环境中移动，例如在搜索救援任务中进入狭窄的区域或越过凸起的障碍物。
[0012]其次，本专利技术磁驱动机器人利用磁流体作为推动力源，与传统的电池或燃料电池
驱动相比，磁驱动灵活、可控，而且磁流体驱动系统具有更高的能源利用效率和更长的工作时间。磁流体驱动技术的引入使得机器人在跳跃和停止过程中能够更加高效地利用能源。
[0013]再者，外壳的形状使得机器人适用多种地形，墨西哥跳豆形状包括平坦面和部分球面，平坦面便于平地上的姿态保持、稳定性好，球面有利于在下落时增加一个滚动量，提高运动效率。
[0014]2、通过改变跳跃模块的磁场大小可以使机器人产生不同高度的跳跃，因此本专利技术磁驱动机器人可以在不平坦的地面上自由移动，克服障碍物，适应各种工作场景。
[0015]3、通过控制三块姿态调整电磁铁电流强弱，可以调整跳跃方向及角度大小，能够根据外界环境的变化调整自身的跳跃力度和角度，以保持稳定的运动和着陆，具有自适应特性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术整体结构示意图。
[0017]图2为本专利技术姿态调整示意图。
[0018]图3为本专利技术跳动姿态示意图。
[0019]图4为本专利技术另一视角（与图1视角方向垂直）结构示意图。
[0020]其中，1
‑
外壳，2
‑
内壳，3
‑
磁流体，4
‑
姿态调整电磁铁，5
‑
导向柱，6
‑
软磁铁冲击块，7
‑
跳跃电磁铁。
具体实施方式
[0021]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0022]本专利技术提供了一种仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人，如图1所示，该磁驱动机器人为双层壳体结构，包括外壳1、内壳2、支撑件、磁流体3、姿态调整电磁铁4、跳跃模块、功能模块以及控制模块。
[0023]如图4所示，外壳1仿墨西哥跳豆形状，外壳1包括部分球面和由直纹面构成的扁平管体结构；扁平管体结构一端水平封闭、另一端开放，扁平管体结构开放端与部分球面圆滑过渡，该扁平管体结构类似于牙膏管尾端的结构形状。
[0024]内壳2为球形，重心位于球心以下，外壳1通过支撑件支撑内壳2，内壳2具有三自由度，即内壳2与外壳1没有相对位移但是可以有三自由度相对转动。本实施例中支撑件采用球铰。
[0025]三块姿态调整电磁铁4均布在内壳2下半球内壁，且三块姿态调整电磁铁4处于同一水平面上间隔120
°
布置；一定量的磁流体3设置在外壳1与内壳2之间。
[0026]跳跃模块包括导向柱5、软磁铁冲击块6及跳跃电磁铁7；导向柱5两端固定在内壳2内且过内壳2球心，软磁铁冲击块6、跳跃电磁铁7位于导向柱5两端，跳跃电磁铁7固定在内壳2上半球内壁，软磁铁冲击块6在磁场作用下与跳跃电磁铁7相吸，冲击内壳2完成跳跃。
[0027]功能模块设置在外层，可以根据任务需求放置各种传感器或者执行机构等。
[0028]控制模块设置在内壳2中，通过接收功能模块（传感器）信号控制姿态调整电磁铁4、跳跃模块通电分别实现磁驱动机器人的姿态调整及跳跃，断电后，内壳2回复到初始状态。控制模块还可以控制功能模块（执行机构）运行来控制机器人执行任务。
[0029]姿态调整原理：磁流体3在磁场受到磁力吸引向磁场最强处流动偏移，基于此原理来改变机器人的重心，达到姿态调整的目的。机器人静止处于地面时，磁流体3静止，磁流体3重心、内层球体重心均在内壳2球心正下方。
[0030]当某一个姿态调整电磁铁4通电时，该位置磁场最强，磁流体3会有向此方向聚集的趋势，相对的，内层导向柱5向相反方向偏转。通过控制三个姿态调整电磁铁4电流相对强弱，可以产生不同磁场，使得磁场在任意方向上最强，由此调整跳跃方向；通过控制姿态调整电磁铁4电流绝对强弱，可以控制导向柱5偏转角度β的大小，由此调整跳跃角度大小。当姿态调整电磁铁4断电时，磁流体3回流到底部，内层球体也像“不倒翁”一样回转到初始状态，即内壳2回复到初始状态。
[0031]以向左调整姿态为例，当左侧姿态调整电磁铁4通电时，产生磁场，使得磁流体3和姿态调整电磁铁4相互吸引。原本处于底部的磁流体3受力情况发生变化，此时磁流体3除了受到自身重力和外壳1内壁的支持力外，还受到磁场的吸引力，磁流体3会朝着左侧姿态调整电磁铁4所在之处流动，重心到达G2，同时，内层球体向相反方向偏转，重心为G1，以此调整导向柱5姿态。此时整个机器人的状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人，其特征在于，所述磁驱动机器人为双层壳体结构，包括外壳、内壳、支撑件、磁流体、姿态调整电磁铁、跳跃模块、功能模块以及控制模块；所述外壳仿墨西哥跳豆形状，所述内壳为球形，重心位于球心以下，所述外壳通过支撑件支撑内壳，内壳具有三自由度；三块姿态调整电磁铁均布在内壳下半球内壁，且三块姿态调整电磁铁处于同一水平面上；所述磁流体设置在外壳与内壳之间，所述跳跃模块两端固定在内壳内且过内壳球心；所述功能模块设置在外层，所述控制模块设置在内壳中，通过接收功能模块信号控制姿态调整电磁铁、跳跃模块通电分别实现磁驱动机器人的姿态调整及跳跃，断电后，内壳回复到初始状态。2.如权利要求1所述的仿墨西哥跳豆的磁驱动机器人，其特征在于，所述外壳包括部分球面和由直纹面构成的扁平管体结构；所述扁平管体结构一端水平封...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺可太，孟晓伟，沈斯佳，翟晨龙，淦勇勇，周志鹏，董浩，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：