一种光控磁驱软体机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种光控磁驱软体机器人，涉及机器人技术领域。包括底座、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂、水凝胶层、磁流变液层以及光热转换试剂层，底座上表面的一侧从前往后依次设置有第一机械臂以及第二机械臂，底座上表面的另一侧从前往后依次设置有第三机械臂以及第四机械臂。该光控磁驱软体机器人，控制信号与驱动源施加位置、方向与角度无严格限制，控制方式较为简单，而传统控制方式需要把信号对准在不同位置，实现不同的运动方向控制，调控较为复杂，控制与驱动实现非接触式目的，控制与驱动分别采用磁场和光源，无需导线，适用于复杂场合，如人体靶向给药、复杂地形探测等。

【技术实现步骤摘要】
一种光控磁驱软体机器人
本专利技术涉及机器人
，具体为一种光控磁驱软体机器人。
技术介绍
软体机器人是一种新型柔软机器人，能够适应各种非结构化环境，与人类的交互也更安全，机器人本体利用柔软材料制作，一般认为是杨氏模量低于人类肌肉的材料；区别于传统机器人电机驱动，软体机器人的驱动方式主要取决于所使用的智能材料；一般有介电弹性体(DE)、离子聚合物金属复合材料(IPMC)、形状记忆合金(SMA)以及形状记忆聚合物(SMP)等等，从响应的物理量暂时分为如下几类：电场、压力、磁场、化学反应、光以及温度，科学家依此设计了各种各样的软体机器人，大多数软体机器人的设计是模仿自然界各种生物，如蚯蚓、章鱼以及水母等。来自北卡罗来纳州立大学和伊隆大学的研究人员开发出一种技术，可以远程控制软体机器人的移动，还可以将其限定到特定位置，将其设置成新的形状，这项技术主要依赖于光场和磁场的作用，研究人员使用嵌入磁铁微粒的聚合物制成的软体机器人，正常情况下，材料相对较硬并保持一定形状，当研究人员使用发光二极管(LED)的光来加热材料时，聚合物就会变得柔软，一旦柔软，就可以通过施加磁场来远程控制机器人的形状，在形成所需形状后，可以移除LED灯，使机器人恢复其原始刚度，而形状还是保持所需的形状，通过再次照射光并去除磁场，软体机器人就会恢复原状，当然也可以再次照射光并操纵磁场来移动机器人或使它们呈现新的形状，在实验过程中，研究人员证明了软体机器人可以用来形成“抓取器”来提升和运输物体，软机器人还可以用作悬臂，或者折叠成具有向不同方向弯曲的花瓣形状，研究人员介绍，该项技术不仅限于开关式控制，最重要的是可以通过控制照射光而使机器人移动到任何位置及保持任何形状，目前市场上的软体机器人存在控制方式较为复杂，传统控制方式需要把信号对准在不同位置，实现不同的运动方向控制，使得调控较为复杂，同时传统的软体机器人需要进行接触式控制与驱动，导致使用场合较为单一，导致使用效果一般，为此，提出一种光控磁驱软体机器人来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光控磁驱软体机器人，具备控制方式较为简单、适用场合较多以及机器人移动方向多样的优点，以解决传统机器人存在使用效果一般的问题。为实现控制方式较为简单、适用场合较多以及机器人移动方向多样的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种光控磁驱软体机器人，包括底座、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂、水凝胶层、磁流变液层以及光热转换试剂层，所述底座上表面的一侧从前往后依次设置有第一机械臂以及第二机械臂，所述底座上表面的另一侧从前往后依次设置有第三机械臂以及第四机械臂，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂分别粘接设置在底座的上表面；所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂均由水凝胶层、磁流变液层以及光热转换试剂层三层构成，所述水凝胶层、磁流变液层以及光热转换试剂层是由下往上分布设置。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述光热转换试剂层位于第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂的顶层，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂顶层的光热转换试剂层的尺寸均相同，但材料不相同。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述磁流变液层位于第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂的中部，且第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂中部的光热转换试剂层尺寸以及材料均相同。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述水凝胶层位于第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂的底层，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂的底层的水凝胶层尺寸以及材料均相同。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂底层的水凝胶层中加入有纳米四氧化三铁。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述第一机械臂的光热转换试剂层对λ1波段敏感，有一定带宽；第二机械臂的光热转换试剂层对λ2波段敏感，有一定带宽；第三机械臂的光热转换试剂层对λ3波段敏感，有一定带宽；第四机械臂的光热转换试剂层对λ4波段敏感，有一定带宽。作为本专利技术的一种优选技术方案，该光控磁驱软体机器人施加λ1波段光源照射时，在λ1光源作用下，光热转换试剂层使第一机械臂的磁流变液层阻尼变小，而第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂的阻尼维持较大值。作为本专利技术的一种优选技术方案，对软体机器人施加周期性磁场时，施加的磁场将使水凝胶层弯曲，但因第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂的阻尼较大，故实际只有第一机械臂弯曲，在周期性磁场作用下将使机器人向左前方移动，同理可知，施加不同波段光源照射将使机器人产生不同转向效果。作为本专利技术的一种优选技术方案，该光控磁驱软体机器人中，同时施加λ1、λ2共2个波段光源照射，在λ1和λ2光源作用下，光热转换试剂层使第一机械和第二机械臂的磁流变液层阻尼变小，而第三机械臂和第四机械臂的阻尼维持较大值，对软体机器人施加周期性磁场时，施加的磁场将使水凝胶层弯曲，但因第三机械臂和第四机械臂的阻尼较大，故实际只有第一机械臂和第二机械臂弯曲，在周期性磁场作用下将使机器人平行前行，同理，同时施加λ3、λ4波段光源将使机器人平行后退。有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种光控磁驱软体机器人，具备以下有益效果：1、该光控磁驱软体机器人，控制信号与驱动源施加位置、方向与角度无严格限制，控制方式较为简单，而传统控制方式需要把信号对准在不同位置，实现不同的运动方向控制，调控较为复杂，控制与驱动实现非接触式目的，控制与驱动分别采用磁场和光源，无需导线，适用于复杂场合，如人体靶向给药、复杂地形探测等。2、该光控磁驱软体机器人，方向控制信号和驱动信号不同，有利于得到快速驱动效果，比如施加强度较大磁场进行驱动，用周期性的较小功率的λ1和λ2波段光源进行方向控制，可以实现大驱动位移，如果采用传统的单信号进行不同方向的驱动，因为信号除作为驱动源还具有方向控制功能，故需要周期性切换以实现控制方向变化，信号无法实现较大的峰值切换。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的分层拆分结构示意图；图3为本专利技术的四臂光热转换试剂层的吸收光谱示意图；图4为本专利技术软体机器人转向移动示意图；图5为本专利技术软体机器人平行移动示意图。图中：1、底座；2、第一机械臂；3、第二机械臂；4、第三机械臂；5、第四机械臂；6、水凝胶层；7、磁流变液层；8、光热转换试剂层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-5，本专利技术公开了一种光控磁驱软体机器人，包括底座1、第一机械臂2、第二机械臂3、第三机械臂4、第四机械臂5、水凝胶层6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光控磁驱软体机器人，包括底座(1)、第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)、第四机械臂(5)、水凝胶层(6)、磁流变液层(7)以及光热转换试剂层(8)，其特征在于：所述底座(1)上表面的一侧从前往后依次设置有第一机械臂(2)以及第二机械臂(3)，所述底座(1)上表面的另一侧从前往后依次设置有第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)，所述第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)分别粘接设置在底座(1)的上表面；/n所述第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)均由水凝胶层(6)、磁流变液层(7)以及光热转换试剂层(8)三层构成，所述水凝胶层(6)、磁流变液层(7)以及光热转换试剂层(8)是由下往上分布设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种光控磁驱软体机器人，包括底座(1)、第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)、第四机械臂(5)、水凝胶层(6)、磁流变液层(7)以及光热转换试剂层(8)，其特征在于：所述底座(1)上表面的一侧从前往后依次设置有第一机械臂(2)以及第二机械臂(3)，所述底座(1)上表面的另一侧从前往后依次设置有第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)，所述第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)分别粘接设置在底座(1)的上表面；
所述第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)均由水凝胶层(6)、磁流变液层(7)以及光热转换试剂层(8)三层构成，所述水凝胶层(6)、磁流变液层(7)以及光热转换试剂层(8)是由下往上分布设置。


2.根据权利要求1所述的一种光控磁驱软体机器人，其特征在于：所述光热转换试剂层(8)位于第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)的顶层，所述第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)顶层的光热转换试剂层(8)的尺寸均相同，但材料不相同。


3.根据权利要求1所述的一种光控磁驱软体机器人，其特征在于：所述磁流变液层(7)位于第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)的中部，且第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)中部的光热转换试剂层(7)尺寸以及材料均相同。


4.根据权利要求1所述的一种光控磁驱软体机器人，其特征在于：所述水凝胶层(6)位于第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)的底层，所述第一机械臂(2)、第二机械臂(3)、第三机械臂(4)以及第四机械臂(5)的底层的水凝胶层(6)尺寸以及材料均相同。


5.根据权利要求4所述的一种光控磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向阳，余俊，刘敬，
申请(专利权)人：杭州滨晙科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33