[發明專利]一種磁控多腳軟體機器人的充磁系統及充磁方法

有效

• 申請號: 202011641374.3
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112847391B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 曹全梁;孫宇軒;巨雨薇;謝延;姚健鵬;韓小濤;李亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J19/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 彭翠;李歡

本發明屬于磁控軟體機器人領域，更具體地，涉及一種磁控多腳軟體機器人的充磁系統及充磁方法。該充磁系統包括脈沖充磁單元和磁控多腳軟體機器人，脈沖充磁單元包括電源裝置、脈沖磁場發生裝置和固定構件。該系統在充磁過程中先對其整體進行軸向充磁，后進行局部徑向充磁。該充磁方法通過靈活改變多腳軟體機器人的軸向充磁區域與徑向充磁區域的面積比例或磁化強度比例，從而使軟體機器人具備更加豐富的磁化屬性，提高了磁控多腳軟體機器人運動模式的多樣性，讓其能夠實現更加豐富的運動過程如捕獲、抓取等。

技術領域

本發明屬于磁控軟體機器人領域，更具體地，涉及一種磁控多腳軟體機器人的充磁系統及充磁方法。

背景技術

目前，軟體機器人由于其內在的高度的靈活性、良好的順應性、出色的適應性和自然安全的可交互性，在醫療、教育、服務、救援、探索、探測、可穿戴設備等領域越來越受到重視，并顯示出巨大的發展潛力。其較小的楊氏模量以及更靈活的運動方式而備受關注，相較于傳統的剛體機器人具有固定約束的剛性連接，軟體機器人在運動過程中具備非常高的靈活度。

磁控軟體機器人目前較多的是由軟質材料與磁性微粒充分混合后，經切割形狀、充磁后得到，在預設驅動磁場下，磁控軟體機器人由于磁性微粒的作用發生形變并運動，由于目前磁化技術的單一性大部分磁控軟體機器人僅具有單一且不可調控的磁化方向，導致其運動模式無法適應更為復雜的應用場合，例如抓取、捕獲等。

為了使磁控多腳軟體機器人實現閉合動作，現有技術主要分為模具輔助法和3D打印法，模具輔助法是指將多腳軟體機器人利用模具固定成目標狀態后進行整體充磁，主要缺點在于每一種目標狀態都需要單獨設計制作相應的模具；3D打印法指的是在磁化磁場的輔助下通過3D打印技術設計磁疇分布路徑，使磁性軟體機器人內部具有自定義的三維磁化方向曲線，從而實現相應預設動作模式，但由于其工藝較為復雜、成本較高，很難推廣。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種可編程的磁控多腳軟體機器人充磁系統和充磁方法，旨在提高磁控多腳軟體機器人變形的靈活性和可編程性，為適應更加復雜且多樣的應用場合提供了可能，以解決現有技術不能實現磁控多腳軟體機器人的閉合，或者為了實現其閉合進行抓取或捕獲時費時費力、成本高等的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種磁控多腳軟體機器人的充磁系統，包括脈沖充磁單元和磁控多腳軟體機器人，其中：

所述脈沖充磁單元包括電源裝置、脈沖磁場發生裝置和固定構件；所述電源裝置用于為所述脈沖磁場發生裝置提供脈沖電流；

所述脈沖磁場發生裝置包括第一脈沖磁場發生裝置和第二脈沖磁場發生裝置，所述第一脈沖磁場發生裝置用于在所述脈沖電流作用下產生軸向磁化磁場，以對所述磁控多腳軟體機器人進行軸向充磁；所述第二脈沖磁場發生裝置用于在所述脈沖電流作用下產生徑向梯度磁化磁場，以對所述磁控多腳軟體機器人進行徑向充磁；

所述固定構件用于將所述磁控多腳軟體機器人固定在所述脈沖磁場發生裝置的磁場作用區域；

該系統工作時，首先通過控制脈沖電流大小和方向，使所述第一脈沖磁場發生裝置內產生軸向磁化磁場，對所述多腳軟體機器人整體進行軸向充磁；然后控制脈沖電流大小和方向使所述第二脈沖磁場發生裝置內產生徑向梯度磁化磁場，對所述多腳軟體機器人局部進行徑向充磁；最后在預設驅動磁場作用下實現該多腳軟體機器人的目標形變狀態；由于徑向梯度磁化磁場的衰減特性，該系統能夠通過改變徑向磁化過程中的脈沖電流幅值從而改變該磁控多腳軟體機器人徑向磁化區域面積；同時能夠借助于調控軸向磁化時脈沖電流幅值，改變軸向磁化強度；從而控制該磁控多腳軟體機器人的目標形變狀態。

優選地，所述第一脈沖磁場發生裝置和第二脈沖磁場發生裝置結構相同，其均包括充磁上線圈和充磁下線圈，所述充磁上線圈和充磁下線圈呈上下軸向對稱；所述多腳軟體機器人位于所述充磁上線圈和充磁下線圈之間的磁場作用區域；