基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置，包括鳍片，所述鳍片包括骨架和蒙皮，所述蒙皮套在所述骨架外部，所述骨架为磁流变材料制成；包括电磁铁，所述电磁铁安装于所述鳍片一侧，为所述骨架提供外加磁场；包括电机，所述电机安装于所述鳍片一侧，所述电机与所述鳍片传动连接。利用电磁铁可以给骨架提供磁场，通过改变电磁铁中的励磁电流，可以改变骨架的磁场，从而改变骨架中磁流变材料的力学性能，改变骨架的刚度，进而改变整个鳍片结构的刚度。本实用新型专利技术可用作机器人的推进装置，可通过改变励磁电流实时改变推进结构的刚度，从而使得机器人仅需要一套推进装置就能适应水、陆等多种环境条件，具有结构简单、控制迅速等特点。

Variable stiffness amphibious propulsion device based on magnetorheological material

The utility model relates to a magneto rheological material of variable stiffness amphibious propulsion device, which is based on fins, the fins including the skeleton and the skin, the skin is sheathed on the outside of the skeleton, the skeleton is made of magnetorheological materials; including electromagnet, the electromagnet is arranged on one side of the fin, with external magnetic field as the skeleton; including the motor, the motor is mounted on one side of the fin, the fin and the motor drive connections. The electromagnet can provide magnetic field to the skeleton, by changing the excitation current of the electromagnet, the magnetic field can change the skeleton, thus changing the mechanical properties of magnetorheological materials in skeleton, skeleton stiffness change, and then change the fin structure stiffness. Propulsion device of the utility model can be used as a robot, can promote the structural stiffness change the real-time change of the excitation current, so that the robot only needs a propulsion device can adapt to water, land and other environmental conditions, has the advantages of simple structure, quick control etc..

【技术实现步骤摘要】
基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置
本技术属于机器人的动力结构领域，具体涉及一种基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置。
技术介绍
磁流变材料(magnetorheologicalmaterials)是一类智能材料的总称。它是通过将微米级的铁磁性颗粒分散在非磁性基体中制备而成的。它的典型特性是可以通过控制外加磁场实时改变磁流变材料的力学性能，如弹性模量、阻尼、粘度等，并且这种控制是快速(毫秒量级)、连续和可逆的。根据基体的不同，磁流变材料可以分为磁流变弹性体(magnetorheologicalelastomer,MRE)、磁流变液(magnetorheologicalfluid,MRF)、磁流变泡沫(magnetorheologicalfoam)、磁流变胶(magnetorheologicalgel)、磁流变塑性体(magnetorheologicalplastomer)等。由于具有力学性能磁场可控的特性，磁流变材料被用于多种变刚度、变阻尼的振动控制器械中，如国内专利(申请号CN200920187554.1)利用磁流变材料粘度磁场可控的特性设计了可实时变阻尼的阻尼器，国内专利(申请号CN200710022495.8)利用磁流变材料模量磁场可控的特性设计了可实时变刚度的动力吸振器。鉴于这种优异的力学性能磁场可控性，磁流变材料在工程中具有非常巨大的潜在应用价值。随着科技的发展，机器人在军事、救灾等方面的应用日益增多。传统的机器人通常采用轮式、腿式等推进装置，这种类型的机器人在单一环境中(陆地或者水中)具有较好的通过性。但是，随着机器人应用的日益扩展，机器人的任务类型变得多样，其所面临的环境也变得更加复杂，在通过性上更是要求其能适应陆地、水中、滩涂等多种环境。为了达到这种要求，目前的作法是给机器人设计多套推进装置，通过不同环境下推进装置的切换来达到不同环境的通过性要求。这种作法虽然在一定程度上使得机器人在水中、陆地、滩涂等环境中都具有一定的通过性，但是由于需要多套推进装置，同时需要在不同的推进装置之间切换，机器人的结构将变得复杂，在一定程度上也降低了其推进装置的可靠性。因此，如何设计结构简单，并且能适应多种环境的推进装置就显得十分必要了。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置。本技术通过以下技术方案来实现上述目的：基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置，包括鳍片，所述鳍片包括骨架和蒙皮，所述蒙皮套在所述骨架外部，所述骨架为磁流变材料制成；包括电磁铁，所述电磁铁安装于所述鳍片一侧，为所述骨架提供外加磁场；包括电机，所述电机安装于所述鳍片一侧，所述电机与所述鳍片传动连接。利用电磁铁可以给骨架提供磁场，通过改变电磁铁中的励磁电流，可以改变骨架的磁场，从而改变骨架中磁流变材料的力学性能，改变骨架的刚度，进而改变整个鳍片结构的刚度。进一步地，所述骨架为磁流变材料制成。进一步地，所述鳍片的刚度由外磁场控制。进一步地，所述蒙皮为高分子材料制成。本技术的有益效果在于：本技术可用作机器人的推进装置，可通过改变励磁电流实时改变推进结构的刚度，从而使得机器人仅需要一套推进装置就能适应水、陆等多种环境条件，具有结构简单、控制迅速等特点。附图说明图1是本技术的安装结构示意图；图2是本技术的结构示意图。图中：1、机器人主体；2、推进装置；3、骨架；4、蒙皮；5、电磁铁；6、电机。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：如图2所示，基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置2，包括鳍片，鳍片包括骨架3和蒙皮4，蒙皮4套在骨架3外部，骨架3为磁流变材料制成；包括电磁铁5，电磁铁5安装于鳍片一侧，为骨架3提供外加磁场；包括电机6，电机6安装于鳍片一侧，电机6与鳍片传动连接。优选地，蒙皮4结构为高分子材料制成。更优选地，蒙皮4结构为橡胶材料制成。所述鳍片的刚度由外磁场控制。如图1所示，在使用本技术的时候，将多个本装置安装在机器人主体1上，使用；最优选的是在机器人主体1的两侧边分别安装2个本装置。当机器人在陆地环境通过时，鳍片需要发挥腿的作用，此时可以通过增大电磁铁5的励磁电流，从而增大骨架3的刚度，进而使得鳍片刚度变大，类似于传统机器人的腿结构，再通过电机6的带动使得鳍片运动，从而使得机器人能够在陆地环境中行走。当机器人在水中环境通过时，鳍片需要发挥类似鱼鳍的作用，此时可以通过减小电磁铁5的励磁电流，从而减小骨架3的刚度，使得鳍片变得柔软，再通过电机6的带动使得鳍片像鱼鳍一样摆动，从而使得机器人能在水中运动。因此，对于不同的环境，仅需改变电磁铁5中励磁电流的大小，就可以实现机器人在不同环境中推进装置2的转变，而不需要预先设计多套推进装置2。但本技术不限制磁流变材料形成骨架3的具体形式。由磁流变材料形成骨架3可以有多种形式，如由磁流变弹性体和金属形成的夹层结构、磁流变液和导管形成的复合结构。在鳍片的一侧设计电磁铁5结构，由于电磁铁5结构是公认的成熟技术，并且不是本技术的创新之处，因此没有给出电磁铁5的具体形式，只给出了示意图。利用电磁铁5可以给骨架3提供磁场，通过改变电磁铁5中的励磁电流，可以改变骨架3的磁场，从而改变骨架3中磁流变材料的力学性能，改变骨架3的刚度，进而改变整个鳍片结构的刚度。因此，通过改变励磁电流，就可以实现对鳍片结构刚度的控制。鳍片再通过电机6带动，就可以实现鳍片的运动。由于电机6带动鳍片运动也属于公认的成熟技术，并且不是本技术的创新之处，因此，并没给出电机6结构的具体形式，只给出了示意图。通过电磁铁5改变励磁电流就能实现对结构刚度的改变，将该装置用作两栖机器人的动力结构，当机器人在陆地通过时，可以增大励磁电流，从而使得鳍片结构刚度变大，有利于机器人在陆地上的运动；当机器人在水中、滩涂等地通过时，可以减小电流，使鳍片结构的刚度变小，成为类似鱼鳍的结构，从而有利于机器人在水中、滩涂等地的游动。本技术安装于机器人主体1的方式可以多种多样，实际应用中，可以根据机器人的形状、尺寸作相应的调整。以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内。本技术要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置，其特征在于：包括鳍片，所述鳍片包括骨架和蒙皮，所述蒙皮套在所述骨架外部，所述骨架为磁流变材料制成；包括电磁铁，所述电磁铁安装于所述鳍片一侧，为所述骨架提供外加磁场；包括电机，所述电机安装于所述鳍片一侧，所述电机与所述鳍片传动连接。

【技术特征摘要】
1.基于磁流变材料的变刚度两栖推进装置，其特征在于：包括鳍片，所述鳍片包括骨架和蒙皮，所述蒙皮套在所述骨架外部，所述骨架为磁流变材料制成；包括电磁铁，所述电磁铁安装于所述鳍片一侧，为所述骨架提供外加磁场；包括电机，所述电机安装于所述鳍片一侧，所述电机与所述鳍片传动连接。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖国江，刘波，葛任伟，王峰军，黄鑫，邓宏见，罗景润，钟华铭，杨侠，郭历伦，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51