[发明专利]一种可伪装微型变色机器人

说明书

技术领域

本发明涉及微型机器人，具体为一种可伪装微型变色机器人。

背景技术

目前，机器人技术已经涉及到多个学科，机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感器技术、仿生学等。但大多是机械设备，加工工艺复杂，产品体积较大、成本较高。而新材料的使用，可以让机器人具有弹性，能够在狭小和有限空间内使用，体积小，易于加工，快速复制，加工成本低，此技术将越来越受到人们的关注和青睐。

美国国防部高级研究计划署和哈佛大学生物化学系科学家乔治-怀特塞得博士与斯蒂芬-莫宁博士创造了基板内蚀刻微流体通道技术让染色颜料在机器人体外进行混合，人为确定颜色，通过长管道进入这种机器人从而达到变色功能。采用软质硅胶制成的机器人，通过气压控制，完成爬行过程。

目前这项技术暂时只能实现特定型号大小的机器人的控制，而且变色过程只能由人远端控制，且携带大量的管道、线路，不易远距离操控。

发明内容

本发明为了解决现有机器人变色需人工远端控制存在操控性能较差的问题，提供了一种可伪装微型变色机器人。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种可伪装微型变色机器人，包括聚二甲基硅氧烷壳体，聚二甲基硅氧烷壳体的中间层设置有布满其水平截面的聚二甲基硅氧烷微流通道，聚二甲基硅氧烷壳体内设置有位于其中心的两个腔体，其中一个腔体内设置有三个颜料盒和与颜料盒一一对应的伺服电机，另一个腔体内设置有TCS230颜色传感器、单片机，伺服电机的输出端与颜料盒连接，TCS230颜色传感器的输出端与单片机的输入端连通，单片机的输出端与伺服电机的输入端连接。

TCS230传感器是可编程彩色光到频率的转换器,它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS电路上,同时还集成了红、绿、蓝3种滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器，可以驱动标准的TTL或CMOS逻辑输入，因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接。由于输出的是数字量,并且能实现每个彩色信道10位以上的转换精度,响应频率2～500KHz,因而不再需要A/D转换电路,使电路变得更简单,并大大提高了该芯片的抗噪声性能。该传感器利用对反射光中三原色的吸收原理,将所检测到的颜色转换成相应频率。

TCS230传感器内置的颜色检测装置装配到智能装配机器人上进行实时颜色检测时受到临界位置和振动等多种因素的影响，检测准确率不高，故采用延时检测法解决了临界位置影响产生的误判，采用软件均值滤波方法，减少了运动过程中振动引起的测量误差。

延时检测法过程是颜色检测系统首先对颜色进行采样，间隔较短时间后再次对颜色采样。如果两次采样的结果基本一致，那么认为结果是可信的。如果结果不一致，再次重复该过程间隔时间，主要是用于机器人冲过临界位置，避免在临界位置上的误检。

机器人在运动过程中不可避免地会出现振动，振动造成测量数据变动范围很大，检测信号的周期也会发生变化。针对这种情况，采用软件均值滤波方法进行改进，能够从一定程度上消除振动产生的影响，可信度增加。

TCS230颜色传感器将采集到的颜色信号直接转变成为相对应的频率信号并传递给单片机，单片机获取频率信号后，应用测频程序分辨物体颜色，分析计算出与环境色达到颜色匹配时所需三原色的数量即三刺激值和颜料注入时间即推动颜料盒运动的伺服电机的通电工作时间；伺服电机推动颜料盒运动，三基色颜料经混合管道后，注入透明微流沟道，从而利用人眼空间细节分辨力较差的特点，达到变色效果。

聚二甲基硅氧烷壳体是采用如下步骤实现的：a、在基片上旋涂确定厚度的感光胶，可采用多次匀胶烘胶的方法，首先选用粘稠度较大的胶，匀至接近所需厚度，烘烤固化；b、旋涂第二层确定厚度的感光胶，得到预留的颜料的入口；c、进行第三层和第四层感光胶的旋涂，得到不同高度的腔体；d、进行第五次感光胶的旋涂，最终得到腔体所需的高度，完成之后，对结构进行充分显影；e、进行聚二甲基硅氧烷壳体盖板的制作，另取一基片匀胶并光刻，完成之后，充分显影；f、使用聚二甲基硅氧烷分别对下部腔体结构和上部盖板部分进行翻模，得到负模，再使用该负模，选取适当材质翻模，进行批量复制，形成完整结构。

使用感光胶作为结构材料，采用多层光刻技术，可以精确构造出机器人的外形和内部微流沟道。利用弹性优异的柔性材料聚二甲基硅氧烷对其进行翻模，构造模具，再对模具进行注塑固化，再将其进行键合封装，控制设备进行安装、得到完整的变色机器人。