本發(fā)明涉及軟體機(jī)器人，具體的說(shuō)是一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人及其驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)：

1、軟體機(jī)器人通過(guò)以軟材料為基體，配以各種驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)基體的特定變形，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、擺動(dòng)、抓取等動(dòng)作，小尺度軟體機(jī)器人作為機(jī)器人領(lǐng)域的重要分支，在生物醫(yī)院，環(huán)境保護(hù)、災(zāi)難救援場(chǎng)景中具有重要意義，現(xiàn)有技術(shù)中，存在諸多小尺度的軟體機(jī)器人，大多數(shù)軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式較為單一，例如，中國(guó)專利cn117182872a公開(kāi)了一種軟體機(jī)器人，包括磁性軟體可變形結(jié)構(gòu)以及在其表面形成的溫度響應(yīng)涂層，溫度響應(yīng)涂層通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換帶動(dòng)磁性軟體可變形結(jié)構(gòu)聚攏形成立體籠狀形態(tài)或者展開(kāi)形成平面十字狀態(tài)；首先，將需要輸送的物質(zhì)放置在磁性軟體可變形結(jié)構(gòu)中并使其立體籠狀，通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)不斷變化產(chǎn)生大小恒定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)該機(jī)器人的連續(xù)滾動(dòng)，當(dāng)機(jī)器人達(dá)到設(shè)定位置，對(duì)其進(jìn)行近紅外光照射，使其展開(kāi)形成平面十字狀態(tài)，則為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)，則需要對(duì)其施加旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人及其驅(qū)動(dòng)方法，通過(guò)周期性切斷和施加磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人的滾動(dòng)，操作簡(jiǎn)單。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體方案為：一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，包括兩條相對(duì)設(shè)置的軟彈性基體，每個(gè)軟彈性基體的中心位置具有彎折區(qū)，彎折區(qū)將軟彈性基體均勻分成兩個(gè)磁化單元，磁化單元以垂直于其中心位置的垂直面為界分成兩個(gè)磁化區(qū)，每個(gè)磁化區(qū)均勻分布有磁性顆粒；兩個(gè)軟彈性基體的兩端均通過(guò)液晶彈性體連接圍成封閉結(jié)構(gòu)，液晶彈性體受熱或者光照彎折90°，以帶動(dòng)與其連接的兩個(gè)磁化單元偏轉(zhuǎn)并使彎折區(qū)彎折，直至彎折區(qū)兩側(cè)的磁化單元呈90°。

3、作為上述一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的一種優(yōu)化方案：所述軟彈性基體的中心位置開(kāi)設(shè)有凹槽，使該中心位置形成彎折區(qū)。

4、作為上述一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的另一種優(yōu)化方案：所述軟彈性基體的端部設(shè)置有連接部，所述液晶彈性體彎折形成一端開(kāi)口的安裝空間，連接部伸入安裝空間內(nèi)且與其內(nèi)側(cè)壁相連接。

5、作為上述一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的另一種優(yōu)化方案：所述連接部通過(guò)膠粘或熱粘接與安裝空間內(nèi)側(cè)壁相連接。

6、作為上述一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的另一種優(yōu)化方案：所述連接部與磁化區(qū)的長(zhǎng)度比為1:5-8。

7、作為上述一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的另一種優(yōu)化方案：兩條軟彈性基體平行時(shí)，連接部?jī)蓚?cè)的兩個(gè)磁化單元磁化方向相同，彎折區(qū)兩側(cè)的兩個(gè)磁化單元磁化方向相反。

8、作為上述一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的另一種優(yōu)化方案：所述軟彈性基體與磁性顆粒的質(zhì)量比為1:0.1-0.5。

9、作為上述一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的另一種優(yōu)化方案：所述彎折區(qū)與磁化區(qū)的長(zhǎng)度比為1:10-15。

10、一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法，用于驅(qū)動(dòng)上述的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，將磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人置于同向磁場(chǎng)中，每個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的磁化單元中兩個(gè)磁化區(qū)磁化方向相反，周期性切斷和施加磁場(chǎng)，使磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人以某個(gè)角為支點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向滾動(dòng)。

11、作為上述一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法一種優(yōu)化方案：切斷和施加磁場(chǎng)的周期為0.2-1s。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果：

13、本發(fā)明提供了一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，改變溫度使液晶彈性體變形進(jìn)而帶動(dòng)軟彈性基體變形，進(jìn)而使彎折區(qū)彎折，最終，液晶彈性體和軟彈性基體形成正方形，即形成方形軟體機(jī)器人；將方形軟體機(jī)器人置于同向磁場(chǎng)中，每個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的磁化單元中兩個(gè)磁化區(qū)磁化方向相反，周期性切斷和施加磁場(chǎng)，施加磁場(chǎng)時(shí)方形軟體機(jī)器人受到一個(gè)順時(shí)針或者逆時(shí)針的轉(zhuǎn)矩，使方形軟體機(jī)器人以某個(gè)角為質(zhì)點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向滾動(dòng)，當(dāng)方形軟體機(jī)器人順時(shí)針或者逆時(shí)針滾動(dòng)45°后切斷磁場(chǎng)，方形軟體機(jī)器人因慣性繼續(xù)滾動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)滾動(dòng)，適用范圍廣以及驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)復(fù)雜的外部環(huán)境，同時(shí)，可在狹窄空間內(nèi)進(jìn)行工作。

技術(shù)特征：

1.一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：包括兩條相對(duì)設(shè)置的軟彈性基體(1)，每個(gè)軟彈性基體(1)的中心位置具有彎折區(qū)(101)，彎折區(qū)(101)將軟彈性基體(1)均勻分成兩個(gè)磁化單元(103)，磁化單元(103)以垂直于其中心位置的垂直面為界分成兩個(gè)磁化區(qū)，每個(gè)磁化區(qū)均勻分布有磁性顆粒；兩個(gè)軟彈性基體(1)的兩端均通過(guò)液晶彈性體(2)連接圍成封閉結(jié)構(gòu)，液晶彈性體(2)受熱或者光照彎折90°，以帶動(dòng)與其連接的兩個(gè)磁化單元(103)偏轉(zhuǎn)并使彎折區(qū)(101)彎折，直至彎折區(qū)(101)兩側(cè)的磁化單元(103)呈90°。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：所述軟彈性基體(1)的中心位置開(kāi)設(shè)有凹槽，使該中心位置形成彎折區(qū)(101)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：所述軟彈性基體(1)的端部設(shè)置有連接部(102)，所述液晶彈性體(2)彎折形成一端開(kāi)口的安裝空間，連接部(102)伸入安裝空間內(nèi)且與其內(nèi)側(cè)壁相連接。

4.如權(quán)利要求3所述的一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：所述連接部(102)通過(guò)膠粘或熱粘接與安裝空間內(nèi)側(cè)壁相連接。

5.如權(quán)利要求3所述的一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：所述連接部(102)與磁化區(qū)的長(zhǎng)度比為1:5-8。

6.如權(quán)利要求3所述的一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：兩條軟彈性基體(1)平行時(shí)，連接部(102)兩側(cè)的兩個(gè)磁化單元(103)磁化方向相同，彎折區(qū)(101)兩側(cè)的兩個(gè)磁化單元(103)磁化方向相反。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：所述軟彈性基體(1)與磁性顆粒的質(zhì)量比為1:0.1-0.5。

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：所述彎折區(qū)(101)與磁化區(qū)的長(zhǎng)度比為1:10-15。

9.一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法，用于驅(qū)動(dòng)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人，其特征在于：將磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人置于同向磁場(chǎng)中，每個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的磁化單元(103)中兩個(gè)磁化區(qū)磁化方向相反，周期性切斷和施加磁場(chǎng)，使磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人以某個(gè)角為支點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向滾動(dòng)。

10.如權(quán)利要求9所述的一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于：切斷和施加磁場(chǎng)的周期為0.2-1s。

技術(shù)總結(jié)
一種基于液晶彈性體的磁熱驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人及其驅(qū)動(dòng)方法，包括兩條相對(duì)設(shè)置的軟彈性基體，每個(gè)軟彈性基體的中心位置具有彎折區(qū)，彎折區(qū)將軟彈性基體均勻分成兩個(gè)磁化單元，每個(gè)磁化單元以垂直于其中心位置的垂直面為界分成兩個(gè)磁化區(qū)，每個(gè)磁化區(qū)均勻分布有磁性顆粒；兩個(gè)軟彈性基體的兩端均通過(guò)液晶彈性體連接圍成封閉結(jié)構(gòu)，液晶彈性體受熱或者光照彎折90°，以帶動(dòng)與其連接的兩個(gè)磁化單元偏轉(zhuǎn)并使彎折區(qū)彎折，直至彎折區(qū)兩側(cè)的磁化單元呈90°，本發(fā)明通過(guò)周期性切斷和施加磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人的滾動(dòng)，操作簡(jiǎn)單。

技術(shù)研發(fā)人員：關(guān)炎芳,楊林,萬(wàn)振帥,岳龍旺,顏丙生,徐夢(mèng)媛,韓俊豪,李昊翰,李想,李松,陳海永
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10