[发明专利]一种自发电自驱动仿生海星软体机器人及控制方法

说明书

本发明公开了一种自发电自驱动仿生海星软体机器人及控制方法，包括躯体、多个柔性磁电单元和控制系统；躯体的外侧设有呈轴对称分布的多个腕足，躯体与多个腕足为弹性材料一体制成，柔性磁电单元包括柔性多孔结构和导电结构，柔性多孔结构具有永磁性，使得导电结构处于磁场中，当柔性多孔结构受力发生形变时，穿过导电结构的磁通量发生变化，并在导电结构的两端之间产生感应电动势及感应电流；控制系统嵌设在躯体内，控制系统用于接收导电结构中产生的感应电流。通过在腕足内设置柔性磁电单元，利用电磁感应原理通过柔性磁电装置实现仿生海星软体机器人的自发电和自驱动功能。

技术领域

本发明涉及海底机器人领域，尤其涉及一种自发电自驱动仿生海星软体机器人及控制方法。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。

大部分水下机器人以电作为动力，执行任务过程中需要时刻注意电量，当电量不足时需要人为及时进行充电，且续航能力有限，在执行长时间的任务时受到一定的限制。

另外，大部分水下机器人都是以刚性材料为主且通过运动副连接构成，但也逐渐有以软性材料为主的软体水下机器人。此类机器人的结构简单，质量轻便，灵活性和安全性较高，可适应深海高压环境。但是由于柔性材料难以装夹加工，更不适宜高速切削，导致加工困难，装配复杂。

发明内容

本发明的目的在于提出一种自发电自驱动仿生海星软体机器人及控制方法，以解决上述背景技术中存在的一个或多个技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种自发电自驱动仿生海星软体机器人，包括躯体、多个柔性磁电单元和控制系统；所述躯体的外侧设有呈轴对称分布的多个腕足，所述躯体与多个所述腕足为弹性材料一体制成，所述柔性磁电单元包括柔性多孔结构和导电结构，所述柔性多孔结构和所述导电结构均嵌设于所述腕足内，所述柔性多孔结构具有永磁性，使得所述导电结构处于磁场中，当所述柔性多孔结构受力发生形变时，穿过所述导电结构的磁通量发生变化，并在所述导电结构的两端之间产生感应电动势及感应电流；所述控制系统嵌设在所述躯体内，所述控制系统用于接收所述导电结构中产生的感应电流。

优选的，所述柔性磁电单元还包括两块平行设置的平板，所述柔性多孔结构的两端以及所述导电结构的两端分别连接于两块所述平板。

优选的，所述导电结构为NiTi合金弹簧，所述NiTi合金弹簧沿所述腕足的轴向设置，当所述NiTi合金弹簧受热后，所述NiTi合金弹簧带动所述腕足弯曲变形，当所述NiTi合金弹簧恢复常温后，所述NiTi合金弹簧带动所述腕足恢复原状。

优选的，所述NiTi合金弹簧通过激光选区熔化成型技术打印成型。

优选的，所述柔性多孔结构包括多个依次相连的单元体，所述单元体由正立方体通过布尔运算减去体心立方体形成。

优选的，所述柔性多孔结构为光敏树脂和Fe₃O₄复合材料通过光固化成型打印一体制成，成型后进行磁化获得永磁性。

优选的，所述躯体和所述腕足为硅胶材料胶通过直接墨水书写技术打印一体成型。

优选的，所述控制系统包括微处理器和多个声波传感器，多个所述声波传感器分别嵌设于所述腕足内，多个所述声波传感器均与所述微处理器电连接。

本发明还提供一种自发电自驱动仿生海星软体机器人的控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤A:机器人漂浮在海面上，此时腕足内的柔性多孔结构受海浪的冲击力重复发生形变，从而产生感应电流实现对机器人充电；

步骤B：充电完成后，机器人开始下潜执行任务；