[发明专利]基于电磁人工肌肉的仿鳗鱼机器人及其工作方法

权利要求书

1.一种基于电磁人工肌肉的仿鳗鱼机器人的工作方法，其特征在于：基于电磁人工肌肉的仿鳗鱼机器人包括机器人头部(8)、机器人尾部(9)和由若干个关节串联构成的机器人骨架(10)，所述的机器人头部(8)和机器人尾部(9)的结构相同，对称安装在机器人骨架(10)的两端；

所述的机器人骨架(10)的每个关节包括后肋骨(1)、第一右电磁肌肉(2)、前肋骨(3)、前脊椎(4)、销轴(5)、第一左电磁肌肉(6)和后脊椎(7)，所述的前肋骨(3)和后肋骨(1)正对布置，所述的第一右电磁肌肉(2)、前脊椎(4)、第一左电磁肌肉(6)和后脊椎(7)均设置在前肋骨(3)和后肋骨(1)之间，所述的第一左电磁肌肉(6)和第一右电磁肌肉(2)固设在前肋骨(3)和后肋骨(1)左右两侧，所述的前脊椎(4)与前肋骨(3)中部固定连接，所述的后脊椎(7)与后肋骨(1)中部固定连接，所述的前脊椎(4)和后脊椎(7)端部通过销轴(5)连接；

所述的机器人骨架(10)的相邻两关节之间通过共用同一肋骨实现串联，机器人头部与机器人骨架之间及机器人尾部与机器人骨架之间通过共用机器人骨架(10)相应端部的肋骨实现连接；

所述的机器人头部包括第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉和头部肋骨(15)，所述的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉和第二左电磁肌肉均固定设置在两个头部肋骨之间，且辅助电磁肌肉设置在第二右电磁肌肉和第二左电磁肌肉之间；

所有的电磁肌肉结构均相同，均包括两个电磁铁、导磁橡胶(16)和磁性液体(17)，所述的导磁橡胶(16)为中空圆柱结构，两个电磁铁设置在导磁橡胶(16)内，所述的磁性液体(17)注入两个电磁铁和导磁橡胶(16)围成的空腔内，所述的电磁铁包括线圈(18)和磁芯(19)，所述线圈(18)缠绕在磁芯(19)上；

通过机器人骨架(10)的多个关节与机器人头部(8)和机器人尾部(9)的各电磁肌肉的协调动作实现仿鳗鱼机器人的游动；

所述工作方法，包括

假定机器人骨架的某一关节的后肋骨(1)、后脊椎(7)不动，接通电源，此关节的第一右电磁肌肉(2)的电磁铁产生引力，在引力的作用下第一右电磁肌肉(2)收缩，同时此关节的第一左电磁肌肉(6)的电磁铁产生斥力，在斥力的作用下第一左电磁肌肉(6)伸长，则前肋骨(3)和前脊椎(4)绕销轴(5)顺时针转动，即向右摆动；改变电流的方向，则此关节的第一左电磁肌肉(6)收缩、第一右电磁肌肉(2)伸长，则前肋骨(3)和前脊椎(4)绕销轴(5)逆时针转动，即向左摆动；重复上述过程，则此关节连续左右摆动；通过控制机器人的骨架的各关节的电磁肌肉的电流，从而控制各关节的摆动，实现机器人的向前游动；

当机器人向前游动时，通过控制机器人头部和机器人尾部的电磁肌肉的电流方向，使头部的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉的电磁铁之间产生斥力作用，在斥力作用下，头部的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉同时伸长，使尾部的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉的电磁铁之间产生引力作用，在引力的作用下，尾部的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉同时收缩，则机器人的重心前移，机器人向前下方游动，即游动时下沉；

当机器人向前游动时，改变机器人头部和机器人尾部的电磁肌肉的电流方向，使头部的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉的电磁铁之间产生引力作用，在引力作用下，头部的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉同时收缩；使尾部的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉的电磁铁之间产生斥力作用，在斥力的作用下，尾部的第二右电磁肌肉、辅助电磁肌肉、第二左电磁肌肉同时伸长，则机器人的重心后移，机器人向前上方游动，即游动时上浮。

2.根据权利要求1所述的基于电磁人工肌肉的仿鳗鱼机器人的工作方法，其特征在于：向磁芯上的线圈通电，电磁铁极化，磁性液体和导磁橡胶极化，每个电磁肌肉的两个电磁铁端部磁极相同或相反，实现电磁肌肉伸长或收缩。

3.根据权利要求1所述的基于电磁人工肌肉的仿鳗鱼机器人的工作方法，其特征在于：在机器人头部(8)和机器人尾部(9)增加调节机器人重心的配重(12)。

4.根据权利要求3所述的基于电磁人工肌肉的仿鳗鱼机器人的工作方法，其特征在于：所述配重(12)设置在机器人头部(8)和机器人尾部(9)靠外侧的肋骨上。