[发明专利]一种基于磁流变液的软体机器人及其驱动方法

说明书

本发明涉及机器人技术领域，更具体的说是一种基于磁流变液的软体机器人及其驱动方法。所述基于磁流变液的软体机器人，包括软体机械臂，以及位于软体机械臂内至少三个成周向均匀分布的流道，所述流道内填充有磁流变液；以及填充磁流变液的供液机构。所述驱动方法包括以下步骤：S1：通过对处于不同流道内的磁流变液分别独立施加压力，实现软体机械臂定向弯曲或伸缩；S2：当软体机械臂到达指定位置时，施加外部磁场，受磁场影响的磁流变液刚度增大，实现对软体机械臂预定动作的定形与保持。本申请具有能耗低、易控制、响应快、集成度高和承载力大的优点。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体的说是一种基于磁流变液的软体机器人及其驱动方法。

背景技术

软体机器人因其多自由度、高柔顺性和高鲁棒性在工业生产、医疗康复、服务、探测等领域展现出广阔的应用前景。然而，由于目前的软体机器人的基质材料以软材料为主，这导致软体机器人理论上具有无限自由度，输出位移和输出力都难以精确控制。

具有主动控制刚度的结构允许软机器与其环境之间进行多功能交互。一方面，高刚度使机器人的高精度、大速度和高作用力的同时输出成为可能。另一方面，在低刚度的情况下，机器人可实现高度一致性、适应性和安全的交互。因此，可变刚度结构对拓宽软体机器人交互应用场景具有重要价值。

发明内容

本发明提供一种基于磁流变液的软体机器人及其驱动方法，目的是可以实现软体机器人的变刚度。

上述目的通过以下技术方案来实现：

一种基于磁流变液的软体机器人，包括一端封闭的软体机械臂，所述软体机械臂包括自身内设置的至少三个成周向均匀分布的流道以形成与流道数量相同的壁面结构，所述流道内填充有磁流变液；以及与流道连通以向其内填充磁流变液的供液机构。

所述供液机构包括与流道数量相同且一一对应连通的硅胶管，以及控制硅胶管导通或关闭的电磁阀，以及与电磁阀连接用以对流道内磁流变液施加不同的压强液压缸，以及与液压缸连接用于输送磁流变液的液压泵。

上述基于磁流变液的软体机器人的驱动方法，包括以下步骤：

S1：未施加外部磁场作用下，通过对处于不同流道内的磁流变液分别独立施加压力，实现软体机械臂定向弯曲或伸缩；

S2：当软体机械臂到达指定位置时，施加外部磁场，受磁场影响的磁流变液刚度增大，实现对软体机械臂预定动作的定形与保持。

附图说明

图1为本发明一种基于磁流变液的软体机器人整体结构在未驱动状态下的三维结构示意图；

图2显示了本发明的软体机器人在未驱动状态下主体结构剖视图；

图3是图2中A的局部结构放大示意图；

图4为本发明的软体机器人结构的另一视角剖视图。

具体实施方式

一种基于磁流变液的软体机器人，包括软体机械臂1和供液机构；

其中，如图1至4所示，软体机械臂1包括硅橡胶主体11、流道12、磁流变液13和编织纤维网14，其中所述硅橡胶主体11内设有至少三个流道12以形成与流道12数量相同的壁面结构，所述壁面结构包括硅橡胶栅格管壁121和硅橡胶光滑管壁122；优选的，在制造过程中硅橡胶主体11、硅橡胶栅格管壁121和硅橡胶光滑管壁122一体成型；

其中，如图1所示，供液机构包括硅胶管2、电磁阀3、液压缸4和液压泵5；