[發(fā)明專利]微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010524943.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111633630B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱旗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J7/00
• 分類號(hào): B25J7/00;B25J9/16;F16L55/32;F16L55/40
• 代理公司: 北京凱特來(lái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;韓珂

1.一種微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：微型機(jī)器人和外部人機(jī)交互系統(tǒng)；

所述外部人機(jī)交互系統(tǒng)，用于采集控制指令，并通過(guò)處理后發(fā)送相應(yīng)的指令信號(hào)至所述微型機(jī)器人；

所述微型機(jī)器人為多段式結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)電磁驅(qū)動(dòng)線圈組，根據(jù)所述指令信號(hào)控制所述電磁驅(qū)動(dòng)線圈組的電流，從而控制所述電磁驅(qū)動(dòng)線圈組內(nèi)部螺線管的電磁吸引或排斥狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制；

所述微型機(jī)器人包括：信號(hào)接收單元、內(nèi)部控制單元、電磁驅(qū)動(dòng)線圈組、內(nèi)部供電單元和外殼；所述內(nèi)部供電單元，用于為所述微型機(jī)器人供電；所述信號(hào)接收單元，用于接收所述外部人機(jī)交互系統(tǒng)發(fā)送的指令信號(hào)；所述內(nèi)部控制單元，用于根據(jù)所述指令信號(hào)的信息控制所述電磁驅(qū)動(dòng)線圈組的電流；所述外殼，用于包裹所述信號(hào)接收單元、內(nèi)部控制單元、電磁驅(qū)動(dòng)線圈組以及內(nèi)部供電單元；

所述電磁驅(qū)動(dòng)線圈組包括多個(gè)共軸的螺線管，所述多個(gè)共軸的螺線管分別位于所述微型機(jī)器人的多段結(jié)構(gòu)中，每段結(jié)構(gòu)通過(guò)連接裝置彼此相連，通過(guò)螺線管中電流方向和/或電流大小的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)螺線管之間的電磁吸引或排斥，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多段結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體向某一方向產(chǎn)生步進(jìn)；

所述連接裝置，包裹在外殼內(nèi)部，或者未被外殼包裹；所述連接裝置使多段結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持共線的狀態(tài)，連接裝置為可壓縮和拉伸的柔性材料或彈簧。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述外部人機(jī)交互系統(tǒng)包括：人機(jī)交互界面、外部控制單元、信號(hào)發(fā)射單元和電源；

所述電源，用于為所述外部人機(jī)交互系統(tǒng)供電；

所述人機(jī)交互界面，用于操作人員輸入控制所述微型機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制指令；

所述外部控制單元，用于對(duì)所述控制指令進(jìn)行處理，并控制信號(hào)發(fā)射單元發(fā)射與所述控制指令一致的指令信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)接收單元、內(nèi)部控制單元和內(nèi)部供電單元采用微型集成電路的形式，設(shè)置在多段結(jié)構(gòu)的首段或尾段的外殼以內(nèi)，并與所述電磁驅(qū)動(dòng)線圈組內(nèi)部的多個(gè)螺線管相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述螺線管為中空結(jié)構(gòu)，由漆包線或利茲線進(jìn)行多匝多層緊密纏繞而成，每個(gè)螺線管內(nèi)壁緊貼設(shè)定厚度的磁材料薄膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述磁材料薄膜由磁材料粉末和粘合材料按照設(shè)定比例加工而成，具有柔韌性，用于增強(qiáng)螺線管的磁場(chǎng)，進(jìn)而增大螺線管之間的電磁力。

6.一種微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

利用外部人機(jī)交互系統(tǒng)，采集控制指令，并通過(guò)處理后發(fā)送相應(yīng)的指令信號(hào)至微型機(jī)器人；

所述微型機(jī)器人為多段式結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)電磁驅(qū)動(dòng)線圈組，根據(jù)所述指令信號(hào)控制所述電磁驅(qū)動(dòng)線圈組的電流，從而控制所述電磁驅(qū)動(dòng)線圈組內(nèi)部螺線管的電磁吸引或排斥狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種微型機(jī)器人的進(jìn)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述電磁驅(qū)動(dòng)線圈組包括多個(gè)共軸的螺線管，所述多個(gè)共軸的螺線管分別位于所述微型機(jī)器人的多段結(jié)構(gòu)中，每段結(jié)構(gòu)通過(guò)連接裝置彼此相連，通過(guò)螺線管中電流方向和/或電流大小的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)螺線管之間的電磁吸引或排斥，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多段結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體向某一方向產(chǎn)生步進(jìn)。