[发明专利]基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置

说明书

本发明基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置，包括鳍片，所述鳍片包括骨架和蒙皮，所述蒙皮套在所述骨架外部，所述骨架为磁流变材料制成；包括电磁铁，所述电磁铁安装于所述鳍片一侧，为所述骨架提供外加磁场；包括电机，所述电机安装于所述鳍片一侧，所述电机与所述鳍片传动连接。利用电磁铁可以给骨架提供磁场，通过改变电磁铁中的励磁电流，可以改变骨架的磁场，从而改变骨架中磁流变材料的力学性能，改变骨架的刚度，进而改变整个鳍片结构的刚度。本发明可用作机器人的推进装置，可通过改变励磁电流实时改变推进结构的刚度，从而使得机器人仅需要一套推进装置就能适应水、陆等多种环境条件，具有结构简单、控制迅速等特点。

技术领域

本发明属于机器人的动力结构领域，具体涉及一种基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置。

背景技术

磁流变材料(magnetorheological materials)是一类智能材料的总称。它是通过将微米级的铁磁性颗粒分散在非磁性基体中制备而成的。它的典型特性是可以通过控制外加磁场实时改变磁流变材料的力学性能，如弹性模量、阻尼、粘度等，并且这种控制是快速(毫秒量级)、连续和可逆的。根据基体的不同，磁流变材料可以分为磁流变弹性体(magnetorheological elastomer,MRE)、磁流变液(magnetorheological fluid,MRF)、磁流变泡沫(magnetorheological foam)、磁流变胶(magnetorheological gel)、磁流变塑性体(magnetorheological plastomer)等。由于具有力学性能磁场可控的特性，磁流变材料被用于多种变刚度、变阻尼的振动控制器械中，如国内专利(申请号CN200920187554.1)利用磁流变材料粘度磁场可控的特性设计了可实时变阻尼的阻尼器，国内专利(申请号CN200710022495.8)利用磁流变材料模量磁场可控的特性设计了可实时变刚度的动力吸振器。鉴于这种优异的力学性能磁场可控性，磁流变材料在工程中具有非常巨大的潜在应用价值。

随着科技的发展，机器人在军事、救灾等方面的应用日益增多。传统的机器人通常采用轮式、腿式等推进装置，这种类型的机器人在单一环境中(陆地或者水中)具有较好的通过性。但是，随着机器人应用的日益扩展，机器人的任务类型变得多样，其所面临的环境也变得更加复杂，在通过性上更是要求其能适应陆地、水中、滩涂等多种环境。为了达到这种要求，目前的作法是给机器人设计多套推进装置，通过不同环境下推进装置的切换来达到不同环境的通过性要求。这种作法虽然在一定程度上使得机器人在水中、陆地、滩涂等环境中都具有一定的通过性，但是由于需要多套推进装置，同时需要在不同的推进装置之间切换，机器人的结构将变得复杂，在一定程度上也降低了其推进装置的可靠性。因此，如何设计结构简单，并且能适应多种环境的推进装置就显得十分必要了。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置，

包括鳍片，所述鳍片包括骨架和蒙皮，所述蒙皮套在所述骨架外部，所述骨架为磁流变材料制成；

包括电磁铁，所述电磁铁安装于所述鳍片一侧，为所述骨架提供外加磁场；

包括电机，所述电机安装于所述鳍片一侧，所述电机与所述鳍片传动连接。

利用电磁铁可以给骨架提供磁场，通过改变电磁铁中的励磁电流，可以改变骨架的磁场，从而改变骨架中磁流变材料的力学性能，改变骨架的刚度，进而改变整个鳍片结构的刚度。

进一步地，所述骨架为磁流变材料制成。

进一步地，所述鳍片的刚度由外磁场控制。

进一步地，所述蒙皮为高分子材料制成。

本发明的有益效果在于：