[实用新型]一种基于磁流体的两栖软体机器人

说明书

本实用新型公开了一种基于磁流体的两栖软体机器人及其运动控制方法，包括机器人本体、空腔气囊和运动控制系统，空腔气囊设置在机器人本体上；机器人本体内部注入有磁流体；运动控制系统包括控制器、电磁铁控制模块和电磁铁；电磁铁设置在空腔气囊内部；控制器的IO端口连接电磁铁控制模块的信号输入端，电磁铁控制模块的信号输出端连接电磁铁；或者本实用新型将电磁铁设置在机器人内部，磁流体注入到空腔气囊内部。本实用新型通过控制电磁铁所获得的电压能够在水陆两栖上实现快速、灵活的运动，具有耗能低、噪音小、体积小以及隐秘性强的优点，在未来的水上、陆地侦查、勘察等方面具有良好的潜在价值。

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，特别涉及一种基于磁流体的两栖软体机器人。

背景技术

磁流体，又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。是由直径为纳米量级(10纳米以下)的磁性固体颗粒、基载液(也叫媒体)以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。该流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，才表现出磁性，正因如此，它才在实际中有着广泛的应用，在理论上具有很高的学术价值。

目前，磁流体广泛运用在医疗、发电、密封、减震等领域，但在机器人领域中研究甚少，而磁流体本身具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性，能够做出超微型且拥有强大灵活性的软体机器人，磁流体在机器人领域具有很大的前景。2015年，Hernando Leon-Rodriguez等人设计了一种新型的软体微型机器人，磁流体材料的全皮肤运动，对于医学上有潜在发展前景。同年Bangxiang Chen做了球形磁流体机器人样机，能够在陆地上控制其变形、翻滚，达到驱动的目的。Zhang,T.S.等人在MEMS会议中提出了可控的“空翻”磁性软体机器人。而Tadayuki Tone等人研究了基于磁流体的软体片，能够控制其变形并运输物体，到了2018年，他们研究了铁磁流体的机器人工作液自动控制。但是上述机器人的运动均需要通过外部进行驱动，机器人的活动范围受限于电磁铁的区域大小与作用范围。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种耗能低、噪音小、体积小以及隐秘性强的基于磁流体的两栖软体机器人，本实用新型通过实现电磁铁与磁流体机器人一体化结合，使得机器人能够脱离电磁铁的限制，获得更大的活动范围，能够在水陆两栖上实现快速、灵活的运动，在未来的水上、陆地侦查、勘察等方面具有良好的潜在价值。

本实用新型的第二目的在于提供另一种耗能低、噪音小、体积小以及隐秘性强的基于磁流体的两栖软体机器人，本实用新型通过实现电磁铁与磁流体机器人一体化结合，使得机器人能够脱离电磁铁的限制，获得更大的活动范围，能够在水陆两栖上实现快速、灵活的运动，在未来的水上、陆地侦查、勘察等方面具有良好的潜在价值。

本实用新型的第四目的在于提供一种上述基于磁流体的两栖软体机器人的运动控制方法。

本实用新型的第一目的通过下述技术方案实现：一种基于磁流体的两栖软体机器人，包括机器人本体、空腔气囊和运动控制系统，所述空腔气囊设置在机器人本体上；所述机器人本体内部注入有磁流体；

所述运动控制系统包括控制器、电磁铁控制模块和电磁铁；所述电磁铁设置在空腔气囊内部；所述控制器的IO端口连接电磁铁控制模块的信号输入端，所述电磁铁控制模块的信号输出端连接电磁铁，控制器通过调节其输入到电磁铁控制模块的PWM信号的占空比来调节电磁铁控制模块输出到电磁铁的电压大小。

优选的，所述空腔气囊的个数为一个或多个，当所述空腔气囊的个数为多个时，所述运动控制系统中包括的电磁铁组数和空腔气囊的个数相同，各组电磁铁分别对应布置在各个空腔气囊中，各组电磁铁分别对应通过各电磁铁控制模块连接控制器。