[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

说明书

本发明公开了一种基于巨电流变液的软壳球形机器人及控制方法，涉及球形机器人技术领域。该软壳球形机器人通过巨电流变液填充材料输入输出不同分布式带孔小球容器来实现质心变化，从而驱动软壳球形机器人朝各个方位进行运动。连接不同分布式带孔小球容器之间的导管都配备了巨电流变液控制阀，可通过合适的电场控制该巨电流变液控制阀内的巨电流变液材料在类固体与液体之间进行快速转变，从而实现其关闭与打开。该软壳球形机器人的球形表面为一层充满巨电流变液的软层，由独立的电场控制其阻尼变化，在软壳球形机器人通过不平路面或跌落时提供保护。

技术领域

本发明涉及球形机器人技术领域，特别是涉及一种基于巨电流变液的软壳球形机器人及控制方法。

背景技术

球形机器人是一种具有球形外壳，通过滚动来行走的机器人。与传统的足式机器人和轮式机器人相比，具有不存在翻倒、运动灵活、能适应各种恶劣地形的优点。尤其是软壳球形机器人，相比于传统的足式机器人和轮式机器人，对地面的压强更小。但是，在不平整路段或者高处跌落时，也会使球形机器人造成损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于巨电流变液的软壳球形机器人及控制方法，能够实现全方位运动，且在软壳球形机器人通过不平路面或跌落时提供保护。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于巨电流变液的软壳球形机器人，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，在初始平衡状态时，巨电流变液占所述中心多孔式球形容器的2/3，且在竖直方向最靠近地面的所述分布式带孔小球容器有巨电流变液，其余所述分布式带孔小球容器为空腔，以保持所述软壳球形机器人静止不动。

可选的，在初始平衡状态时，当所述软层加上合适电场时，所述软壳球形机器人与地面接触部分的软层变硬，以保持所述软壳球形机器人静止不动。