[发明专利]一种具有柔性铰链的仿水黾磁微机器人及其运动控制方法

权利要求书

1.一种具有柔性铰链的仿水黾磁微机器人的运动控制方法，所述具有柔性铰链的仿水黾磁微机器人包括两个前腿(1)、躯干(2)、两个驱动腿(3)、两个柔性铰链(4)和两个后腿(5)；

所述两个前腿(1)设置在躯干(2)的一端上，且两个前腿(1)沿躯干(2)宽度方向的中心线对称设置，每个前腿(1)与躯干(2)的一端固定连接，两个驱动腿(3)沿躯干(2)宽度方向的中心线对称设置在躯干(2)的两侧，且每个驱动腿(3)的一端通过一个柔性铰链(4)与躯干(2)铰接，两个后腿(5)沿躯干(2)宽度方向的中心线对称设置躯干(2)另一端的两侧，且每个后腿(5)的一端与躯干(2)固定连接；

所述前腿(1)包括一号连接杆和二号连接杆，一号连接杆的一端与二号连接杆的一端一体成型设置，且一号连接杆与二号连接杆之间呈130°夹角设置，一号连接杆的另一端与躯干(2)的一端固定连接，且一号连接杆与躯干(2)宽度方向的中心线呈10°夹角设置；

所述后腿(5)包括三号连接杆和四号连接杆，三号连接杆的一端与四号连接杆的一端一体成型设置，且三号连接杆和四号连接杆之间呈130°夹角设置，三号连接杆的另一端与躯干(2)的一端固定连接，四号连接杆与躯干(2)平行设置；

所述前腿(1)、躯干(2)和后腿(5)均由聚二甲基硅氧烷掺杂石墨烯制备而成；

所述驱动腿(3)由聚二甲基硅氧烷中掺入微米级磁性粒子钕铁硼制备而成；

所述柔性铰链(4)由聚二甲基硅氧烷制备而成；

其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：

步骤一：制作外部磁场发生装置，将三对正交的亥姆霍兹线圈及其驱动装置组成磁场发生装置，水平方向且垂直放置的两对线圈称作X、Y线圈，竖直放置的线圈称作Z线圈，这三对线圈轴线相交于一点；

步骤二：利用步骤一中得到的外部磁场发生装置对仿水黾磁微机器人发射磁场；

步骤三：仿水黾磁微机器人受到步骤二中产生的磁场影响，磁微机器人仿水黾磁微机器人中的驱动腿随着磁场方向的改变，在柔性铰链作用下产生类似水黾的划水运动，通过驱动腿与水面间的相互作用力推动仿水黾磁微机器人快速向前滑行；

步骤四：通过改变磁场参数改变仿水黾磁微机器人的周期运动状态：

首先确定一个运动周期T，X、Y线圈产生的磁场为：

式中：B₀为施加在机器人上的磁场强度；

θ为机器人相对X方向运动的方向角；

B_x为X线圈产生的磁场强度；

B_y为Y线圈产生的磁场强度；

t为时间；

T₁为机器人在一个运动周期内的磁场发生时间；

T为机器人的一个运动周期时间；

其次通过改变周期内X、Y线圈产生的磁场参数，调节仿水黾磁微机器人的动作状态：

通过调整磁场的强度B₀，可以控制所述仿水黾磁微机器人在一个周期内的前进位移；

通过调整θ的值，可以控制所述仿水黾磁微机器人的前进方向；

在运动过程中依据所需工况改变θ的值，可以使机器人做转弯运动。