[发明专利]一种基于巨电流变液的软壳球形机器人及控制方法

权利要求书

1.一种基于巨电流变液的软壳球形机器人，其特征在于，所述软壳球形机器人包括软球壳体以及嵌套在所述软球壳体内部的硬质内球腔体；所述软球壳体的球形表面覆盖有充满巨电流变液的软层；

所述硬质内球腔体的中心为中心多孔式球形容器，在所述中心多孔式球形容器的外表面对称分布着若干相同的分布式带孔小球容器，且每个所述分布式带孔小球容器均通过带有巨电流变液控制阀的导管与所述中心多孔式球形容器连通；

所述中心多孔式球形容器的中心为中心液压泵与分布式电场控制系统，且所述中心多孔式球形容器内充有巨电流变液材料；所述巨电流变液控制阀与所述中心液压泵与分布式电场控制系统电连接；

所述中心液压泵与分布式电场控制系统包括分布式电场控制器以及与所述分布式电场控制器电连接的中心液压泵；其中，所述巨电流变液控制阀与所述分布式电场控制器电连接；

所述中心液压泵与分布式电场控制系统控制软壳球形机器人运动方向的过程为：

首先分布式电场控制器控制中心液压泵产生负压，使竖直方向最靠近地面的分布式带孔小球容器内的巨电流变液吸进中心多孔式球形容器中；然后分布式电场控制器控制巨电流变液控制阀的电场，使除前进方向以外的巨电流变液控制阀都通有合适的电场；接着分布式电场控制器控制中心液压泵加压，使巨电流变液流入前进方向的分布式带孔小球容器内，从而使得整个软壳球形机器人的质心发生改变；

当充有巨电流变液的分布式带孔小球容器运动到软壳球形机器人球心的下方时，分布式电场控制器控制各个巨电流变液控制阀的电场，使各个巨电流变液控制阀都通有合适的电场；然后分布式电场控制器控制中心液压泵通过负压方式抽出各个巨电流变液控制阀的巨电流变液，并将巨电流变液吸进中心多孔式球形容器中；接着分布式电场控制器控制改变除前进方向以外的巨电流变液控制阀的电场，使除前进方向以外的巨电流变液控制阀都通有合适的电场；最后分布式电场控制器控制中心液压泵加压，使巨电流变液流入前进方向的分布式带孔小球容器内，重复上述操作，以使软壳球形机器人朝前后左右各个方向滚动；

所述中心液压泵与分布式电场控制系统控制软壳球形机器人运动速度的过程为：

当需要控制软壳球形机器人运动速度时，通过调节巨电流变液控制阀的电场，使巨电流变液在流经导管时的黏度实现无级变化，从而控制软壳球形机器人的运动速度；

所述中心液压泵与分布式电场控制系统控制软壳球形机器人软层硬度的过程为：

当软壳球形机器人通过不平整的路面或者从高处掉落时，通过外界电场在微秒级的时间内控制改变软层内巨电流变液的阻尼，以控制软壳球形机器人的软层硬度，进而获得良好的减震效果，减轻软壳球形机器人的损伤。

2.根据权利要求1所述的一种基于巨电流变液的软壳球形机器人，其特征在于，所述软壳球形机器人还包括固连块；每个所述分布式带孔小球容器均通过所述固连块与所述硬质内球腔体的内壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于巨电流变液的软壳球形机器人，其特征在于，所述分布式带孔小球容器的个数为6个，对称分布在所述中心多孔式球形容器的外表面。

4.根据权利要求1所述的一种基于巨电流变液的软壳球形机器人，其特征在于，所述巨电流变液控制阀为内部为圆柱结构，外部为圆筒结构的同心圆筒形结构；所述圆柱结构和所述圆筒结构的重心在同一位置，且所述圆柱结构和所述圆筒结构之间存在间隙；所述圆筒结构上开设有对称分布的进油口和出油口；其中，所述圆柱结构为中心高电极，所述圆筒结构为接地电极。

5.根据权利要求4所述的一种基于巨电流变液的软壳球形机器人，其特征在于，所述巨电流变液控制阀的传动介质为巨电流变液；

当所述巨电流变液从所述进油口流入且所述中心高电极与所述接地电极之间存在电场时，位于所述中心高电极与所述接地电极之间的巨电流变液由液态向类固态转变；当去除所述中心高电极与所述接地电极之间电场时，位于所述中心高电极与所述接地电极之间的巨电流变液由类固态向液态转变，以实现所述出油口流量的控制。

6.根据权利要求4所述的一种基于巨电流变液的软壳球形机器人，其特征在于，所述接地电极和所述中心高电极之间设置有隔热网，且所述隔热网位于所述接地电极和所述中心高电极的两端。