一种用于智能机器人的磁性凝胶及制备方法和应用方法技术

本发明专利技术属于智能机器人控制材料领域,特别涉及一种用于智能机器人的磁性凝胶及制备方法和应用方法。该发明专利技术创造性的将磁粉分散于凝胶原料中，然后交联形成具有弹性可塑性和光固化性的磁性凝胶。该磁性凝胶具有良好的伸缩性和弹性，将其填充于机器人的各活动关节，或直接成型形成机械手，通过光固化形成稳定的具有柔性的活动部件，通过预埋磁感应线圈灵活、精准的控制机器人的活动各类复杂运动。磁性凝胶具有更高的智能控制效果，避免了使用各种机械驱动复杂、精确度低的缺陷。制备工艺简单易控，使用方便，适用于规模化生产。为发展智能机器人提供了重要的技术支撑。

Magnetic gel for intelligent robot, preparation method and application method thereof

The invention belongs to the field of intelligent robot control material, in particular relates to a magnetic gel used for an intelligent robot, a preparation method and an application method. The inventive inventive magnetic powder is dispersed in the gel material and then cross-linked to form a magnetic gel with elastic plasticity and light curing. The magnetic gel has good scalability and flexibility, it will fill in each robot joint, or directly formed by light curing manipulator, stable with moving parts flexible formation control robot through embedded magnetic induction coil is flexible, accurate activity of complex motion. The magnetic gel has higher intelligent control effect, and avoids the defects of various mechanical driving and low precision. The preparation process is simple, easy to control and convenient to use, and is suitable for large-scale production. It provides an important technical support for the development of intelligent robots.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能机器人控制领域,特别涉及一种用于智能机器人的磁性凝胶及制备方法和应用方法。
技术介绍
随着科技的发展，越来越多的人们开始关注智能机器人并对智能机器人进行研发。希望机器人代替人工开展各种生产活动。智能机器人的活动是通过各类传感感知和识别外部环境，并通过数据计算发出指令从而完成整个工作。智能机器人与工业机器人的根本区别在于，智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而且活动范围不同于工业机器人预先设置，而是根据具体的情况其活动范围、工作指令具有智能性。简单地说，智能机器人的活动具有智能化的属性，甚至不是预先设定的。随着智能机器人的应用领域的扩大，人们期望智能机器人在更多领域为人类服务，代替人类完成更复杂的工作。然而,智能机器人所处的环境往往是未知的、很难预测。智能机器人所要完成的工作任务也越来越复杂，对智能机器人行为进行人工分析、设计也变得越来越困难。智能机器人工作关键的三要素是外部信息获取、数据运算下达指令、控制运动。其中外部信息的获取通过各类视频、温度、声音的控制基本满足了要求；数据运算和下达指令通过计算机已能够而完成；而运动控制则缺少智能化的控制和运动，存在诸多问题，也是智能机器人运动的控制的瓶颈。为了使智能机器人的活动更为精准细腻，对于机器人的精确控制尤为重要。目前主要通过机械传动和驱动齿轮控制机器人，已不能满足智能机器人的发展。如果预先设定过多的运动限定，一方面导致构造复杂，且活动精准度和细腻程度受限。另一方面，无法实现智能机器人根据需要自助控制。为此，磁性材料在智能机器人的智能控制运动中发挥重要的作用。目前已有通过预先设置规划路径，通过磁性材料控制机器人的微观运动。使机器人的路径规划更加简单、有效，满足了机器人准确性、快速性、复杂性的运动要求。中国专利技术专利申请号200510038836.1公开了一种体内微机器人的外磁场驱动系统，利用组合线圈系统构造了匀的梯度磁场，通过调整加载电流以及部分线圈对于人体的相对运动共同控制梯度大小与方向，作用于机器人的内置磁性体以实现期望的运动。但其运动控制受限，无法满足智能控制运动的需要。
技术实现思路
为了实现智能机器人活动自如，精确运动控制，本专利技术提出一种用于智能机器人的磁性凝胶。该磁性凝胶是将磁粉分散于凝胶原料中，然后交联形成具有弹性可塑性和光固化性的磁性凝胶。进一步提供磁性凝胶的制备方法和使用方法。该可塑性磁性凝胶填充于机器人的各活动关节，或直接成型形成机械手，通过光固化形成稳定的具有柔性的机械手，可以通过线圈感应磁性凝胶灵活、精准的控制机器人的活动。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于智能机器人的磁性凝胶，特征是该磁性凝胶是将磁粉分散于凝胶中，然后交联形成具有弹性可塑和光固化的磁性凝胶，由如下原料按重量份制备而成：磁粉20-30份，凝胶原料30-50份，分散剂0.2-0.5份，纳米导电粉1-5份，N-乙烯基吡咯烷酮15-20份，N-亚甲基双丙烯酰胺1-1.5份，光引发剂0.5-1份。其中，所述的磁粉为永磁或软磁。所述永磁为铁氧体、铝镍钴、稀土永磁；所述的软磁为Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn中的一种。所述的分散剂为季铵盐、吡啶类衍生物中的一种所述的凝胶原料为壳聚糖、纤维素、海藻酸盐、聚乙烯醇、聚乙二醇、透明质酸、琼脂、黄原胶、聚丙烯酰胺中至少一种；所述的纳米导电粉为石墨烯、银粉、铝粉中的一种。所述光引发剂为二酮戊二酸、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一种。所述一种用于智能机器人的磁性凝胶，由如下方法制备而得：（1）将磁粉与分散剂在高速气流机中进行分散，然后与凝胶原料进行研磨得到预混体；（2）将纳米导电材料、N-乙烯基吡咯烷酮、N-亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂、少量水与步骤（1）得到的预混体在氮气保护下于50℃水浴中搅拌30分钟至凝胶，得到用于智能机器人的磁性凝胶，然后避光密封保存。一种用于智能机器人的磁性凝胶的应用方法，其特征是填充于智能机器人的各活动关节或直接成型形成机械手，通过光固化形成稳定的具有柔性的活动部件。所述磁性凝胶的应用方法，在磁性凝胶中预埋线圈，通过线圈感应磁性凝胶进行灵活、精准的控制机器人的活动。本专利技术创造性的将磁粉分散于凝胶原料中，然后交联形成具有弹性可塑性和光固化性的磁性凝胶。该磁性凝胶具有良好的伸缩性和弹性，将其填充于机器人的各活动关节，或直接成型形成机械手，通过光固化形成稳定的具有柔性的活动部件，通过预埋磁感应线圈灵活、精准的控制机器人的活动各类复杂运动。为发展智能机器人提供了重要的技术支撑。一种用于智能机器人的磁性凝胶及制备方法和应用方法，与现有智能机器人控制相比突出的特点和优异的效果在于：1、通过磁粉凝胶化赋予机器人柔性运动工作，磁性凝胶具有更高的智能控制效果，避免了使用各种机械驱动复杂、精确度低的缺陷。2、磁性凝胶的适应性更宽，不但在机器人各类运动关节可以任意填充，而且可以直接成型成机械手使各肌肉伸缩点更为细致精准。3、磁性凝胶可以直接预埋磁感应线圈，通过自感应或者控制感应灵活控制机械手的运动。4、本专利技术磁性凝胶制备工艺简单易控，使用方便，适用于规模化生产。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本专利技术的范围内。实施例1一种用于智能机器人的磁性凝胶，特征是该磁性凝胶是将磁粉分散于凝胶中，然后交联形成具有弹性可塑和光固化的磁性凝胶，由如下原料按重量份制备而成：Ｒｅ－Ｆｅ稀土永磁粉20份，凝胶原料透明质酸30份，分散剂季铵盐0.2份，导电剂纳米石墨烯1份，N-乙烯基吡咯烷酮15份，N-亚甲基双丙烯酰胺1份，光引发剂二酮戊二酸0.5份。制备方法为：（1）将磁粉与分散剂在高速气流机中进行分散，然后与凝胶原料进行研磨得到预混体；（2）将纳米导电材料、N-乙烯基吡咯烷酮、N-亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂、少量水与步骤（1）得到的预混体在氮气保护下于50℃水浴中搅拌30分钟至凝胶，得到用于智能机器人的磁性凝胶，然后避光密封保存。磁性凝胶具有弹性和柔性，将磁感应线圈埋入磁性凝胶，直接成型形成机械手，通过紫外光固化形成稳定的具有柔性的活动部件。通过线圈感应，与含有永磁的磁性凝胶耦合，进行灵活、精准的控制机器人的活动。实施例2一种用于智能机器人的磁性凝胶，特征是该磁性凝胶是将磁粉分散于凝胶中，然后交联形成具有弹性可塑和光固化的磁性凝胶，由如下原料按重量份制备而成：Mn-Zn软磁粉20份，凝胶原料聚丙烯酰胺30份，凝胶原料琼脂10份，分散剂吡啶类衍生物0.5份，导电剂纳米银粉1份，N-乙烯基吡咯烷酮20份，N-亚甲基双丙烯酰胺1.5份，光引发剂2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮0.5-1份。制备方法为:（1）将磁粉与分散剂在高速气流机中进行分散，然后与凝胶原料进行研磨得到预混体；（2）将纳米导电材料、N-乙烯基吡咯烷酮、N-亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂、少量水与步骤（1）得到的预混体在氮气保护下于50℃水浴中搅拌30分钟至凝胶，得到用于智能机器人的磁性凝胶，然后避光密封保存。磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于智能机器人的磁性凝胶，其特征是所述磁性凝胶是将磁粉分散于凝胶中，然后交联形成具有弹性可塑和光固化的磁性凝胶，由如下原料按重量份制备而成：磁粉 20‑30份，凝胶原料 30‑50份，分散剂 0.2‑0.5份，纳米导电粉 1‑5份，N‑乙烯基吡咯烷酮 15‑20份，N‑亚甲基双丙烯酰胺 1‑1.5份，光引发剂 0.5‑1份；所述一种用于智能机器人的磁性凝胶，由如下方法制备而得：（1）将磁粉与分散剂在高速气流机中进行分散，然后与凝胶原料进行研磨得到预混体；（2）将纳米导电材料、N‑乙烯基吡咯烷酮、N‑亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂、少量水与步骤（1）得到的预混体在氮气保护下于50℃水浴中搅拌30分钟至凝胶，得到用于智能机器人的磁性凝胶，然后避光密封保存。

【技术特征摘要】
1.一种用于智能机器人的磁性凝胶，其特征是所述磁性凝胶是将磁粉分散于凝胶中，然后交联形成具有弹性可塑和光固化的磁性凝胶，由如下原料按重量份制备而成：磁粉20-30份，凝胶原料30-50份，分散剂0.2-0.5份，纳米导电粉1-5份，N-乙烯基吡咯烷酮15-20份，N-亚甲基双丙烯酰胺1-1.5份，光引发剂0.5-1份；所述一种用于智能机器人的磁性凝胶，由如下方法制备而得：（1）将磁粉与分散剂在高速气流机中进行分散，然后与凝胶原料进行研磨得到预混体；（2）将纳米导电材料、N-乙烯基吡咯烷酮、N-亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂、少量水与步骤（1）得到的预混体在氮气保护下于50℃水浴中搅拌30分钟至凝胶，得到用于智能机器人的磁性凝胶，然后避光密封保存。2.根据权利要求1所述一种用于智能机器人的磁性凝胶，特征是：所述的磁粉为永磁或软磁。3.根据权利要求2所述一种用于智能机器人的磁性凝胶，特征是：所述永磁为铁氧体永磁、铝镍钴永磁、稀土永磁中的一种；所述的软磁为Mn-Zn、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51