[發(fā)明專利]一種磁性軟體機(jī)器人仿尺蠖運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011637214.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112809661B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亮;巨雨薇;曹全梁;謝延;韓小濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/10
• 分類號(hào): B25J9/10;B25J19/00;H01F13/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 鄧彥彥;方放

本發(fā)明提供一種磁性軟體機(jī)器人仿尺蠖運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，包括：永磁體、直線電機(jī)以及升降臺(tái)；升降臺(tái)用于承載磁性軟體機(jī)器人；永磁體置于直線電機(jī)上；所述直線電機(jī)置于升降臺(tái)下方，可以帶動(dòng)所述永磁體沿其導(dǎo)軌移動(dòng)；永磁體在磁性軟體機(jī)器人下方提供驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)；所述磁性軟體機(jī)器人內(nèi)部磁性粒子的磁矩呈中心對(duì)稱分布；所述直線電機(jī)通過改變驅(qū)動(dòng)磁鐵與磁性軟體機(jī)器人的相對(duì)位置，調(diào)控軟體機(jī)器人下方動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)的大小與方向，軟體機(jī)器人兩側(cè)內(nèi)部磁矩受到非對(duì)稱的磁轉(zhuǎn)矩作用，綜合考慮受力情況，單側(cè)足在地面上固定，另一側(cè)足被拖動(dòng)或抬起并向前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模擬尺蠖“推?拉”行走步態(tài)的運(yùn)動(dòng)模式。本發(fā)明磁性軟體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁控仿生軟體機(jī)器人領(lǐng)域，更具體地，涉及一種磁性軟體機(jī)器人仿尺蠖運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人相比，軟體機(jī)器人具有優(yōu)異的靈活性、柔韌性以及無限的自由度，適用于復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境和安全的人機(jī)交互，在生物醫(yī)學(xué)以及仿生學(xué)領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。由于尺蠖的爬行機(jī)制簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)，衍生了大量仿尺蠖型軟體機(jī)器人研究。迄今為止，典型的控制策略包含氣動(dòng)、液壓、形狀記憶合金、光、電壓、磁場(chǎng)控制等，其中磁場(chǎng)控制具備無接觸、穿透性強(qiáng)、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。

同時(shí)，傳統(tǒng)的軟體機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方法，往往受到有線束縛、自身攜帶供能裝置或者響應(yīng)速度的制約，造成軟體機(jī)器人本身或者控制系統(tǒng)十分笨重、運(yùn)動(dòng)速度較慢的缺點(diǎn)，如何通過簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)裝置及方法提高軟體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性及速度亟待進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種磁性軟體機(jī)器人仿尺蠖運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，旨在解決現(xiàn)階段軟體機(jī)器人驅(qū)動(dòng)靈活性受限、運(yùn)動(dòng)速度較慢的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種磁性軟體機(jī)器人仿尺蠖運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，包括：永磁體、直線電機(jī)以及升降臺(tái)；

所述升降臺(tái)用于承載磁性軟體機(jī)器人；

所述永磁體置于直線電機(jī)上；所述直線電機(jī)置于升降臺(tái)下方，可以帶動(dòng)所述永磁體沿其導(dǎo)軌移動(dòng)；

所述永磁體在磁性軟體機(jī)器人下方提供驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)，所述驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)的磁力線呈中心聚集，四周發(fā)散狀；所述磁性軟體機(jī)器人內(nèi)部磁性粒子的磁矩趨于向所述驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)的方向偏轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩；所述磁性軟體機(jī)器人內(nèi)部磁性粒子的磁矩呈中心對(duì)稱分布；

所述直線電機(jī)第一次移動(dòng)所述永磁體，將其從相對(duì)偏離所述磁性軟體機(jī)器人的一側(cè)的位置，朝向接近所述磁性軟體機(jī)器人一側(cè)的方向行進(jìn)，直至所述永磁體的磁場(chǎng)中心正對(duì)所述磁性軟體機(jī)器人的中心；此過程中，所述永磁體作用在所述磁性軟體機(jī)器人的磁轉(zhuǎn)矩使得磁性軟體機(jī)器人一側(cè)的端點(diǎn)被固定，另一側(cè)被拖動(dòng)，最后整個(gè)磁性軟體機(jī)器人呈弓起狀態(tài)；所述磁性軟體機(jī)器人一側(cè)內(nèi)部磁性粒子的磁矩方向與其另一側(cè)內(nèi)部磁場(chǎng)粒子的磁矩方向相反；

所述直線電機(jī)第二次移動(dòng)所述永磁體，將其從正對(duì)所述磁性軟體機(jī)器人中心的位置，朝向與第一次移動(dòng)相反的方向行進(jìn)，直至偏離所述磁性軟體機(jī)器人的一側(cè)；此過程中，所述永磁體作用在所述磁性軟體機(jī)器人的磁轉(zhuǎn)矩使得磁性軟體機(jī)器人一側(cè)被抬起，最后整個(gè)磁性軟體機(jī)器人朝向所述永磁體的方向移動(dòng)，所述磁性軟體機(jī)器人移動(dòng)的過程與尺蠖的運(yùn)動(dòng)模式相似。

可選地，所述永磁體相對(duì)偏離所述磁性軟體機(jī)器人的一側(cè)的位置為：永磁體作用在磁性軟體機(jī)器人上的磁場(chǎng)方向與磁性軟體機(jī)器人平行；

所述永磁體的磁場(chǎng)中心正對(duì)所述磁性軟體機(jī)器人的中心時(shí)，其作用在磁性軟體機(jī)器人上的磁場(chǎng)方向與磁性軟體機(jī)器人垂直；

所述直線電機(jī)第一次移動(dòng)永磁體的過程中，所述永磁體作用于磁性軟體機(jī)器人的磁場(chǎng)的方向從平行于磁性軟體機(jī)器人到垂直于磁性軟體機(jī)器人逐漸變化；

所述直線電機(jī)第二次移動(dòng)永磁體的過程中，所述永磁體作用于磁性軟體機(jī)器人的磁場(chǎng)的方向從垂直于磁性軟體機(jī)器人到平行于磁性軟體機(jī)器人逐漸變化；