本實(shí)用新型屬于機(jī)器人的動力結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種基于磁流變材料的變剛度兩棲推進(jìn)裝置。

背景技術(shù)：

磁流變材料(magnetorheological materials)是一類智能材料的總稱。它是通過將微米級的鐵磁性顆粒分散在非磁性基體中制備而成的。它的典型特性是可以通過控制外加磁場實(shí)時改變磁流變材料的力學(xué)性能，如彈性模量、阻尼、粘度等，并且這種控制是快速(毫秒量級)、連續(xù)和可逆的。根據(jù)基體的不同，磁流變材料可以分為磁流變彈性體(magnetorheological elastomer,MRE)、磁流變液(magnetorheological fluid,MRF)、磁流變泡沫(magnetorheological foam)、磁流變膠(magnetorheological gel)、磁流變塑性體(magnetorheological plastomer)等。由于具有力學(xué)性能磁場可控的特性，磁流變材料被用于多種變剛度、變阻尼的振動控制器械中，如國內(nèi)專利(申請?zhí)朇N200920187554.1)利用磁流變材料粘度磁場可控的特性設(shè)計了可實(shí)時變阻尼的阻尼器，國內(nèi)專利(申請?zhí)朇N200710022495.8)利用磁流變材料模量磁場可控的特性設(shè)計了可實(shí)時變剛度的動力吸振器。鑒于這種優(yōu)異的力學(xué)性能磁場可控性，磁流變材料在工程中具有非常巨大的潛在應(yīng)用價值。

隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人在軍事、救災(zāi)等方面的應(yīng)用日益增多。傳統(tǒng)的機(jī)器人通常采用輪式、腿式等推進(jìn)裝置，這種類型的機(jī)器人在單一環(huán)境中(陸地或者水中)具有較好的通過性。但是，隨著機(jī)器人應(yīng)用的日益擴(kuò)展，機(jī)器人的任務(wù)類型變得多樣，其所面臨的環(huán)境也變得更加復(fù)雜，在通過性上更是要求其能適應(yīng)陸地、水中、灘涂等多種環(huán)境。為了達(dá)到這種要求，目前的作法是給機(jī)器人設(shè)計多套推進(jìn)裝置，通過不同環(huán)境下推進(jìn)裝置的切換來達(dá)到不同環(huán)境的通過性要求。這種作法雖然在一定程度上使得機(jī)器人在水中、陸地、灘涂等環(huán)境中都具有一定的通過性，但是由于需要多套推進(jìn)裝置，同時需要在不同的推進(jìn)裝置之間切換，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)將變得復(fù)雜，在一定程度上也降低了其推進(jìn)裝置的可靠性。因此，如何設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，并且能適應(yīng)多種環(huán)境的推進(jìn)裝置就顯得十分必要了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于磁流變材料的變剛度兩棲推進(jìn)裝置。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

基于磁流變材料的變剛度兩棲推進(jìn)裝置，

包括鰭片，所述鰭片包括骨架和蒙皮，所述蒙皮套在所述骨架外部，所述骨架為磁流變材料制成；

包括電磁鐵，所述電磁鐵安裝于所述鰭片一側(cè)，為所述骨架提供外加磁場；

包括電機(jī)，所述電機(jī)安裝于所述鰭片一側(cè)，所述電機(jī)與所述鰭片傳動連接。

利用電磁鐵可以給骨架提供磁場，通過改變電磁鐵中的勵磁電流，可以改變骨架的磁場，從而改變骨架中磁流變材料的力學(xué)性能，改變骨架的剛度，進(jìn)而改變整個鰭片結(jié)構(gòu)的剛度。

進(jìn)一步地，所述骨架為磁流變材料制成。

進(jìn)一步地，所述鰭片的剛度由外磁場控制。

進(jìn)一步地，所述蒙皮為高分子材料制成。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型可用作機(jī)器人的推進(jìn)裝置，可通過改變勵磁電流實(shí)時改變推進(jìn)結(jié)構(gòu)的剛度，從而使得機(jī)器人僅需要一套推進(jìn)裝置就能適應(yīng)水、陸等多種環(huán)境條件，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制迅速等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、機(jī)器人主體；2、推進(jìn)裝置；3、骨架；4、蒙皮；5、電磁鐵；6、電機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

如圖2所示，基于磁流變材料的變剛度兩棲推進(jìn)裝置2，包括鰭片，鰭片包括骨架3和蒙皮4，蒙皮4套在骨架3外部，骨架3為磁流變材料制成；包括電磁鐵5，電磁鐵5安裝于鰭片一側(cè)，為骨架3提供外加磁場；包括電機(jī)6，電機(jī)6安裝于鰭片一側(cè)，電機(jī)6與鰭片傳動連接。

優(yōu)選地，蒙皮4結(jié)構(gòu)為高分子材料制成。更優(yōu)選地，蒙皮4結(jié)構(gòu)為橡膠材料制成。所述鰭片的剛度由外磁場控制。

如圖1所示，在使用本實(shí)用新型的時候，將多個本裝置安裝在機(jī)器人主體1上，使用；最優(yōu)選的是在機(jī)器人主體1的兩側(cè)邊分別安裝2個本裝置。

當(dāng)機(jī)器人在陸地環(huán)境通過時，鰭片需要發(fā)揮腿的作用，此時可以通過增大電磁鐵5的勵磁電流，從而增大骨架3的剛度，進(jìn)而使得鰭片剛度變大，類似于傳統(tǒng)機(jī)器人的腿結(jié)構(gòu)，再通過電機(jī)6的帶動使得鰭片運(yùn)動，從而使得機(jī)器人能夠在陸地環(huán)境中行走。當(dāng)機(jī)器人在水中環(huán)境通過時，鰭片需要發(fā)揮類似魚鰭的作用，此時可以通過減小電磁鐵5的勵磁電流，從而減小骨架3的剛度，使得鰭片變得柔軟，再通過電機(jī)6的帶動使得鰭片像魚鰭一樣擺動，從而使得機(jī)器人能在水中運(yùn)動。因此，對于不同的環(huán)境，僅需改變電磁鐵5中勵磁電流的大小，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在不同環(huán)境中推進(jìn)裝置2的轉(zhuǎn)變，而不需要預(yù)先設(shè)計多套推進(jìn)裝置2。

但本實(shí)用新型不限制磁流變材料形成骨架3的具體形式。由磁流變材料形成骨架3可以有多種形式，如由磁流變彈性體和金屬形成的夾層結(jié)構(gòu)、磁流變液和導(dǎo)管形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在鰭片的一側(cè)設(shè)計電磁鐵5結(jié)構(gòu)，由于電磁鐵5結(jié)構(gòu)是公認(rèn)的成熟技術(shù)，并且不是本實(shí)用新型的創(chuàng)新之處，因此沒有給出電磁鐵5的具體形式，只給出了示意圖。利用電磁鐵5可以給骨架3提供磁場，通過改變電磁鐵5中的勵磁電流，可以改變骨架3的磁場，從而改變骨架3中磁流變材料的力學(xué)性能，改變骨架3的剛度，進(jìn)而改變整個鰭片結(jié)構(gòu)的剛度。因此，通過改變勵磁電流，就可以實(shí)現(xiàn)對鰭片結(jié)構(gòu)剛度的控制。鰭片再通過電機(jī)6帶動，就可以實(shí)現(xiàn)鰭片的運(yùn)動。由于電機(jī)6帶動鰭片運(yùn)動也屬于公認(rèn)的成熟技術(shù)，并且不是本實(shí)用新型的創(chuàng)新之處，因此，并沒給出電機(jī)6結(jié)構(gòu)的具體形式，只給出了示意圖。

通過電磁鐵5改變勵磁電流就能實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)剛度的改變，將該裝置用作兩棲機(jī)器人的動力結(jié)構(gòu)，當(dāng)機(jī)器人在陸地通過時，可以增大勵磁電流，從而使得鰭片結(jié)構(gòu)剛度變大，有利于機(jī)器人在陸地上的運(yùn)動；當(dāng)機(jī)器人在水中、灘涂等地通過時，可以減小電流，使鰭片結(jié)構(gòu)的剛度變小，成為類似魚鰭的結(jié)構(gòu)，從而有利于機(jī)器人在水中、灘涂等地的游動。

本實(shí)用新型安裝于機(jī)器人主體1的方式可以多種多樣，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)機(jī)器人的形狀、尺寸作相應(yīng)的調(diào)整。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其效物界定。