一种变形机器人软体模块化结构制造技术

本实验新型涉及一种软体模块化变形机器人，特别是一种变形机器人软体模块化结构，包括：软体变形单元、永磁体、电磁线圈，所述的软体变形单元、永磁体、电磁线圈设置有多个；相邻所述软体变形单元通过永磁体连接，多个所述软体变形单元与永磁铁能够围成环形结构；所述电磁线圈嵌入所述软体变形单元中间部位，所述电磁线圈内圆柱表面与软体变形单元固定连接。永磁体为圆柱形轴向磁化永磁体，与所述的软体变形单元两侧连接的永磁体轴向方向磁极相同。通过控制任一线圈中电流，产生的磁场吸引或排斥软体变形单元两侧的永磁体，使与其连接的软体单元产生不同程度的压缩变形，使该机器人完成形状重构与不同方向的移动。该技术具有在管道、缝隙、斜坡等复杂环境下的运动能力，且反应灵敏、灵活度高、环境适应性强。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及软体机器人领域，特别涉及一种软体模块化变形机器人。

技术介绍

1、软体机器人是一类新型仿生连续体机器人，可以任意改变自身形状，在非结构化环境中应用前景广阔。传统软体机器人的驱动方式有气动、电磁驱动等方法，但是这些驱动方式都会产生瞬间的变形使其环境适应性降低，无法在狭窄空间或复杂地形条件下进行工作。

2、目前国内外尚无利用磁场重构形状的软体机器人，因此本专利提出了一种软体模块化变形机器人。高导磁率的磁性液体可以有效提高机器人内部磁场强度，增加软体模块变形量。由于磁性液体的触变特性，使磁性液体的磁流变效应一定程度滞后于机器人变形，使软体机器人的形状重构特性显著增强。在管道、缝隙、斜坡等复杂环境里的工作相较于传统软体机器人有着绝对的优势，在侦测、野外勘探、医疗、救援等领域有着广泛的应用前景。

技术实现思路

1、本技术的目的是提出一种软体模块化变形机器人及其驱动方式，使软体机器人具有在管道、平面、狭小空间等环境下的运动能力，且在运动时反应灵敏、适应性强、爬行稳定、效率高。

2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、一种变形机器人软体模块化结构，包括：软体变形单元、电磁线圈、永磁体，所述的软体变形单元、电磁线圈、永磁体设置有多个；相邻所述软体变形单元通过永磁体连接，多个所述软体变形单元与永磁体能够围成环形结构；所述电磁线圈嵌入所述软体变形单元中间部位，所述电磁线圈内圆柱表面与软体变形单元固定连接。所述的软体变形单元包括：磁性液体，多孔介质弹性体，防护膜；所述的磁性液体均匀散在多孔介质弹性体中，所述的防护膜与多孔介质弹性体外表面贴合，使磁性液体密封在弹性体中。

4、本技术的软体变形单元以压缩或伸长的形式进行变形，其中多孔介质弹性体采用聚氨酯海绵等易压缩变形材料或发泡硅胶等易拉伸变形材料，压缩模量小于30mpa或拉伸模量小于60mpa。配合磁性液体完成变形动作，可以在大部分的应用环境中保持运动灵活且性能稳定。

5、所述的永磁体为圆柱形轴向磁化永磁体，与所述的软体变形单元两侧连接的永磁体轴向方向磁极相同。

6、所述的磁性液体的磁性颗粒采用羰基铁粉、镍、钴中的任一种制作，磁性颗粒平均粒径不高于50nm；所述的磁性液体的基载液采用矿物油、硅油、氟醚油中的任一种；所述的磁性液体中加入有机膨润土、氢化蓖麻油、二氧化硅中任一种，增强其触变性。

7、本技术的磁性液体具有粘弹性和触变性，在磁场下可以实现液固转变。在电磁线圈通电时，磁场在空间非均匀分布，使磁性液体发生流动，磁性颗粒向着磁场强度高的梯度移动，增强了磁导率，使软体变形单元充当电磁线圈的柔性铁芯。磁场撤去后，内部形成的柱状结构被破坏恢复初始粘度和流动性，具有磁导率高、触变性强、形状可重构性特性强的特点，使其有效增强变形模块运动效果。

8、所述的软体变形单元为n，n≥3。

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【技术保护点】

1.一种变形机器人软体模块化结构，其特征在于：包括：软体变形单元(1)、永磁体(2)、电磁线圈(3)，所述的软体变形单元(1)、永磁体(2)、电磁线圈(3)设置有多个；相邻所述软体变形单元(1)通过永磁体(2)连接，多个所述软体变形单元(1)与永磁体(2)能够围成环形结构；所述电磁线圈(3)嵌入所述软体变形单元(1)中间部位，所述电磁线圈(3)内圆柱表面与软体变形单元(1)固定连接，所述的软体变形单元(1)包括：防护膜(11)，磁性液体(12)，多孔介质弹性体(13)；所述的磁性液体(12)均匀散在多孔介质弹性体(13)中，所述的防护膜(11)与多孔介质弹性体(13)外表面贴合，使磁性液体(12)密封在多孔介质弹性体(13)中。

2.根据权利要求1所述的一种变形机器人软体模块化结构，其特征在于，所述的永磁体(2)为圆柱形轴向磁化永磁体，与所述的软体变形单元(1)两侧连接的永磁体(2)轴向方向磁极相同。

3.根据权利要求1所述的一种变形机器人软体模块化结构，其特征在于，所述的变形单元(1)以压缩的形式进行变形，所述的多孔介质弹性体(13)为易压缩变形材料，压缩模量小于30Mpa。

4.根据权利要求1所述的一种变形机器人软体模块化结构，其特征在于，所述的软体变形单元(1)以拉伸的形式进行变形，所述的多孔介质弹性体(13)为易拉伸变形材料，拉伸模量小于60Mpa。

5.根据权利要求3或4所述的一种变形机器人软体模块化结构，其特征在于，所述的软体变形单元(1)为N，N≥3。

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【技术特征摘要】

1.一种变形机器人软体模块化结构，其特征在于：包括：软体变形单元(1)、永磁体(2)、电磁线圈(3)，所述的软体变形单元(1)、永磁体(2)、电磁线圈(3)设置有多个；相邻所述软体变形单元(1)通过永磁体(2)连接，多个所述软体变形单元(1)与永磁体(2)能够围成环形结构；所述电磁线圈(3)嵌入所述软体变形单元(1)中间部位，所述电磁线圈(3)内圆柱表面与软体变形单元(1)固定连接，所述的软体变形单元(1)包括：防护膜(11)，磁性液体(12)，多孔介质弹性体(13)；所述的磁性液体(12)均匀散在多孔介质弹性体(13)中，所述的防护膜(11)与多孔介质弹性体(13)外表面贴合，使磁性液体(12)密封在多孔介质弹性体(13)中。

2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振坤，章欣然，李瑶，韩越扬，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：新型
国别省市：