[發明專利]一種柔性微型磁控機器人跳躍動態的分析方法

在審

• 申請號: 202110594402.9
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113326645A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 盧元;李尚松;劉東;楊燦
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/13;G06F119/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種柔性微型磁控機器人跳躍動態的分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、搭建三維磁場亥姆霍茲線圈控制模型，并通過該三維磁場亥姆霍茲線圈提供一個強度、方向適當的磁場來控制磁性微型機器人的運動；所述三維磁場亥姆霍茲線圈由三對正交的電磁鐵組成，通過Python程序智能調控每一個電磁鐵上的電壓隨時間的變化，實現四維時空磁場控制，具體是通過包括聚集、分散、振蕩、渦旋、飄帶等多種運動模態在內的Python—AC/DC Power進行三維磁場亥姆霍茲線圈智能控制；

步驟二、對柔性微型磁控機器人進行準靜態分析，將柔性微型機器人視為一根梁，將磁力的作用視為磁扭矩，進行材料力學分析，通過弧微分變換，將材料力學分析結果轉換為撓度曲線；

步驟三、對柔性微型磁控機器人進行穩態分析與瞬態分析，構建模擬的柔性微型磁控機器人的跳躍過程；所述穩態分析指利用步驟二所得到柔性微型磁控機器人的準靜態分析結果；所述瞬態分析指將穩態分析中所輸入參數的改變視為時間尺度上瞬態的變化；通過所述穩態分析和瞬態分析，用若干靜止的撓度曲線構建柔性微型磁控機器人跳躍過程，分析得到使所述柔性微型磁控機器人跳躍的最小磁場強度；

步驟四、粘彈性機器人的跳躍阻力分析，計算在一定磁場強度下的柔性微型磁控機器人的跳躍高度；將粘彈性機器人的跳躍過程分為“帶動加速段”和“帶動勻速段”，構建數學模型，通過所述“帶動加速段”和“帶動勻速段”的過程計算，得出在一定磁場強度下柔性微型磁控機器人的跳躍高度。

2.根據權利要求1所述的一種柔性微型磁控機器人跳躍動態的分析方法，其特征在于，所述柔性微型柔性機器人本體的基材為Smooth-On Inc公司的密度為1.04g/cm³的Ecoflex00-10聚合物基體，按1:1的質量比負載釹鐵硼磁性微粒，所述釹鐵硼磁性微粒為Magnequench公司的MQP15-7型號，平均直徑為5μm，密度為7.61g/cm³；所述柔性微型磁控機器人的密度為1.85g/cm³；所述柔性微型磁控機器人的軀體被包裹在一根圓柱形木棒上，之后，連同圓柱形木棒一起放入脈沖磁化器中，施加2.00T的強磁場，使釹鐵硼顆粒指向相同的磁化方向。

3.根據權利要求2所述的一種柔性微型磁控機器人跳躍動態的分析方法，其特征在于，所述柔性微型柔性機器人的制備方法包括以下步驟：

步驟S1：將所述Ecoflex 00-10聚合物基體和所述釹鐵硼磁性微粒一起澆鑄到平板玻璃上形成薄膜，同時充分攪拌混合以獲得均勻成分的材料；

步驟S2：將步驟S1中獲得的均勻成分的材料在室溫下暴露于空氣中5小時，固化形成完整整體；

步驟S3：用刀將步驟S2中形成的完成整體材料脫模并切割成特定尺寸的“機器人”。