[發(fā)明專利]一種磁性軟體機器人的驅(qū)動方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112659106B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李亮;曹全梁;巨雨薇;謝延;韓小濤
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/06;B25J9/10
• 代理公司: 武漢華之喻知識產(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器人的驅(qū)動方法及系統(tǒng)，包括：確定磁性軟體機器人；磁性軟體機器人包括多條臂，各條臂沿著磁性軟體機器人的中心呈中心對稱且軸對稱分布；磁性軟體機器人包括至少一個對稱軸，其內(nèi)部磁性粒子的磁矩呈中心對稱分布；當磁性軟體機器人包括兩條臂時，其對稱軸為磁性軟體機器人兩條臂所在的直線；在磁性軟體機器人對稱軸的下方提供方向變化的磁場；磁場方向由與磁性軟體機器人一側(cè)呈銳角到直角，再呈銳角變化；或磁場方向由與磁性軟體機器人的一側(cè)呈銳角到直角，再呈鈍角變化；在磁場作用下，磁性軟體機器人沿受到磁場作用的對稱軸爬行運動。本發(fā)明機器人可實現(xiàn)更輕薄和靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計，驅(qū)動方法具有更高的響應速度和可控性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁控仿生軟體機器人領(lǐng)域，更具體地，涉及一種磁性軟體機器人的驅(qū)動方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

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

同時，傳統(tǒng)的軟體機器人驅(qū)動方法，往往受到有線束縛、自身攜帶供能裝置或者響應速度的制約，造成軟體機器人本身或者控制系統(tǒng)十分笨重、運動速度較慢的缺點，如何通過簡化驅(qū)動裝置及方法提高軟體機器人運動靈活性及速度亟待進一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(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器人的驅(qū)動方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)階段軟體機器人驅(qū)動靈活性受限、運動速度較慢的問題。

為實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種磁性軟體機器人的驅(qū)動方法，包括如下步驟：

確定磁性軟體機器人；所述磁性軟體機器人包括多條臂，各條臂沿著磁性軟體機器人的中心呈中心對稱且軸對稱分布；所述磁性軟體機器人包括至少一個對稱軸，其內(nèi)部磁性粒子的磁矩呈中心對稱分布；當所述磁性軟體機器人包括兩條臂時，其對稱軸為磁性軟體機器人兩條臂所在的直線；

在磁性軟體機器人對稱軸的下方提供方向變化的磁場；所述磁場的方向由與磁性軟體機器人一側(cè)呈銳角到直角，再呈銳角變化；或所述磁場的方向由與磁性軟體機器人的一側(cè)呈銳角到直角，再呈鈍角變化；

在所述磁場的作用下，所述磁性軟體機器人沿受到磁場作用的對稱軸爬行運動。

其中，所述磁場的方向變化的同時，其磁場強度也可以發(fā)生變化。

在一個可能的實施例中，所述磁場為均勻磁場或中心聚焦，四周發(fā)散的磁場。

在一個可能的實施例中，所述磁場的方向變化方式為連續(xù)變化或者梯度變化。

在一個可能的實施例中，所述磁性軟體機器人由柔性材料與磁性粒子均勻混合固化制成，通過外部磁化實現(xiàn)所述磁性粒子磁矩重新排列，呈中心對稱分布。

在一個可能的實施例中，當所述磁性軟體機器人內(nèi)部磁性粒子的磁矩呈中心對稱的發(fā)散分布時，所述磁場方向朝向所述磁性軟體機器人所在平面的下方；

當所述磁性軟體機器人內(nèi)部磁性粒子的磁矩呈中心對稱的匯聚分布時，所述磁場方向朝向所述磁性軟體機器人所在平面的上方。

在一個可能的實施例中，當所述磁場為中心聚焦，四周發(fā)散的磁場時，所述磁場的磁場中心位于包含其作用的磁性軟體機器人對稱軸所在平面，且該平面與所述磁性軟體機器人所在的平面垂直。

在一個可能的實施例中，循環(huán)往復的向磁性軟體機器人提供所述方向變化的磁場，以控制磁性軟體機器人連續(xù)爬行運動。

第二方面，本發(fā)明提供了一種磁性軟體機器人的驅(qū)動系統(tǒng)，包括：