專利名稱：一種軟體機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于管道檢修、廢墟搜救以及軍事偵察等非結(jié)構(gòu)作業(yè)環(huán)境中的軟體機器人。
背景技術(shù)：
機器人已廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、科學(xué)探測等諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)機器人一般由剛性模塊通過運動副連接構(gòu)成，所有運動副的運動組合形成機器人末端執(zhí)行器的工作空間，這種機器人具有運動精確的優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)的剛性使其環(huán)境適應(yīng)性較差，無法通過狹窄或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間。軟體機器人是仿生機器人研究的延續(xù)，模仿自然界中的軟體動物，具有無限多自由度和連續(xù)變形能力，可在大范圍內(nèi)任意改變自身形狀和尺寸。由于其出色的靈活性和適應(yīng)性，在軍事、探測、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。哈佛大學(xué)的懷特賽德斯團(tuán)隊發(fā)明的軟體機器人采用軟光刻技術(shù)制成，這種技術(shù)雖然具有很高的分辨率，但是在批量化生產(chǎn)之前成本比較高，同時需要借助空氣前行，當(dāng)空氣注入四肢后，具有彈性的腔體會像氣球一樣擴張，而腔體材料卻不舒展而四肢蜷縮。當(dāng)彎曲時，借助肢體與周圍摩擦力作用產(chǎn)生的橫向推力，整個身體可以不斷向前推進(jìn)。這種空氣驅(qū)動方式容易出現(xiàn)氣壓不穩(wěn)定，而且由于路面情況的不同造成肢體與其作用產(chǎn)生的橫向推力也有很大的差異。中國專利CN201010129066. 2公開了 “一種搜救機器人”，其包括基體、中間骨架、電機、PVC管、攝像機和光源模塊等。由于需要通過電機轉(zhuǎn)動來驅(qū)使PVC管收縮，從而擠壓基體產(chǎn)生驅(qū)動力來驅(qū)動機器人，所以整個機器人的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。而且大部分機器人是有線的，線路的冗余容易影響機器人的運動，而且線路容易受環(huán)境的侵蝕和破壞。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種新型軟體機器人驅(qū)動方式，從而使軟體機器人在非結(jié)構(gòu)作業(yè)環(huán)境中反應(yīng)靈敏,運動靈活,動作迅速。本實用新型采用的技術(shù)方案是一種軟體機器人，主要包括基體、微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料、控制電源和控制電路，所述基體包括頭部、頸部、軀干部、腳和尾部共五個部分；所述的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料是小型片狀結(jié)構(gòu)，類似于將一個磁條分切成多個片，即數(shù)學(xué)上的微分概念，故稱作微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料；在軀干部內(nèi)周向上設(shè)置四條或四條以上通道，在通道內(nèi)沿軸向嵌入微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料，利用微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料通電時有磁性、斷電時磁性消失及同級互相排斥的特點，同時結(jié)合聚合物材料的彈性，通過控制各通道內(nèi)的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料的伸縮量來實現(xiàn)整體的彎曲和蠕動；控制電源為小型干電池，內(nèi)置于基體的頭部，頭部與軀干部采用可拆卸連接，需要更換電池時，打開頭部更換即可；微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料通過控制電路彼此連接起來，通過基體內(nèi)腔，與頭部的電源相連接?？刂齐娐芬徊糠智度氲杰|干部中，與控制電源連接，使各通道內(nèi)的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料分別伸縮，因而帶動基體運動，控制電路另有一部分在軀干部以外，是無線遙控部分，通過遙控部分向軀干部的控制電路發(fā)出的指令控制基體的運動。本實用新型一種軟體機器人所用的基體材料為聚氨酯(TPU)、熱塑性彈性體(TPE )、熱塑性硫化膠(TPV)、橡膠(RB )或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等高彈性材料，這些材料具有良好的彈性和成型加工性。利用這些特點，易于加工成本實用新型所需的形狀，同時還可以配合微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料完成驅(qū)動動作，在大部分的應(yīng)用環(huán)境中性能保持穩(wěn)定，在控制電路的驅(qū)動下靈活運動。本實用新型一種軟體機器人所用的控制電源為小型干電池，該電池體積小，容量大，持續(xù)時間長，更換方便。本實用新型一種軟體機器人所用的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料置于軀干部周向上設(shè)置的通道內(nèi)，彼此同級相對，嵌入軀干部材料中，通電時有磁性，斷電時磁性消失，可以通過調(diào)節(jié)電流的大小來控制磁性的強弱，進(jìn)而控制聚合物材料變形的大小。本實用新型的有益效果是1、本實用新型一種軟體機器人可以任意調(diào)節(jié)軟體機器人運動的快慢和整體的彎曲，可以實現(xiàn)在非結(jié)構(gòu)環(huán)境作業(yè)下驅(qū)動方式穩(wěn)定，動作靈敏、連續(xù)。2、本實用新型一種軟體機器人結(jié)構(gòu)小巧靈活，所用的基體材料成型加工性和彈性良好，容易加工成所需要的形狀，同時可以承受環(huán)境的侵蝕。3、本實用新型一種軟體機器人采用內(nèi)置電源，克服了傳統(tǒng)機器人必須外接電源的缺點，從而整條電路被包裹在基體內(nèi)，免受環(huán)境的侵蝕和破壞，同時避免了線路的冗余對軟體機器人運動的影響。

圖1是本實用新型一種軟體機器人的整體外形圖。圖2是本實用新型一種軟體機器人的軀干部的一節(jié)的橫向剖面圖。圖3是本實用新型一種軟體機器人的軀干部的一節(jié)的軸向剖面圖。圖中1、頭部，2、頸部，3、軀干部，4、腳，5、尾部，6、基體，7、微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料，8、基體內(nèi)腔，9、通道。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型一種軟體機器人包括頭部1、頸部2、軀干部3、腳4和尾部5共五個部分。如圖2和圖3所示，在該軟體機器人的軀干部3的周向上布置四條通道9，在通道9內(nèi)均勻布置微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料7，同極相對，鑲嵌于基體6中的軀干部3內(nèi)。微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料7通過控制電路彼此連接起來，通過基體內(nèi)腔8，與頭部I的電源相連接?；w6的材料為聚合物材料，該材料具有良好的彈性，當(dāng)開始通電時，通道4內(nèi)的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料7具有磁性，由于同極相互排斥，微分磁性剛性單?；蛘呶⒎执判愿叻肿訌?fù)合材料7由彼此接觸轉(zhuǎn)變?yōu)楸舜诉h(yuǎn)離，由于基體6材料的彈性，鑲嵌于基體6內(nèi)的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料7促使基體6張開，斷電時，微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料7磁性消失，排斥作用消失，促使基體6收縮，這樣一張一合，從而帶動整個軟體機器人運動。通過調(diào)節(jié)控制電路，來控制軟體機器人整體移動的快慢，通過調(diào)節(jié)控制電路中電流的大小來控制各通道內(nèi)的伸縮量，通過控制各通道內(nèi)的伸縮量來實現(xiàn)基體6整體的彎曲。
權(quán)利要求1.一種軟體機器人，其特征在于:主要包括基體、微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料、控制電源和控制電路，所述基體包括頭部、頸部、軀干部、腳和尾部共五個部分；所述的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料是小型片狀結(jié)構(gòu)；在軀干部內(nèi)周向上設(shè)置四條或四條以上通道，在通道內(nèi)沿軸向嵌入數(shù)個相間隔的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料，每個微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料都與控制電路連接，利用微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料通電時有磁性、斷電時磁性消失及同級互相排斥的特點，同時結(jié)合聚合物材料的彈性，通過控制各通道內(nèi)的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料的伸縮量來實現(xiàn)整體的彎曲和蠕動；控制電源用于給控制電路供電，控制電源內(nèi)置于基體的頭部，頭部與軀干部采用可拆卸連接；微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料通過控制電路彼此連接起來，通過基體內(nèi)腔，與頭部的電源相連接；控制電路一部分嵌入到軀干部中，與控制電源連接，控制電路另有一部分在軀干部以外，是無線遙控部分，通過遙控部分向軀干部的控制電路發(fā)出的指令控制基體的運動；基體材料采用高彈性高分子材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軟體機器人，其特征在于:基體材料為聚氨酯、熱塑性彈性體、熱塑性硫化膠、橡膠或 乙烯-醋酸乙烯共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軟體機器人，其特征在于:控制電源為小型干電池。
專利摘要本實用新型涉及一種軟體機器人，可以應(yīng)用于管道檢修、廢墟搜救以及軍事偵察等非結(jié)構(gòu)作業(yè)環(huán)境中。主要包括基體、微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料、控制電源和控制電路，所述基體包括頭部、頸部、軀干部、腳和尾部共五個部分；所述的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料是小型片狀結(jié)構(gòu)；在軀干部內(nèi)周向上設(shè)置四條或四條以上通道，在通道內(nèi)沿軸向嵌入微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料，通過控制各通道內(nèi)的微分磁性剛性單元或者微分磁性高分子復(fù)合材料的伸縮量來實現(xiàn)整體的彎曲和蠕動。本實用新型一種軟體機器人采用內(nèi)置電源，整條電路被包裹在基體內(nèi)，免受環(huán)境的侵蝕和破壞，成型加工性和彈性良好，動作靈敏、連續(xù)。
文檔編號B25J11/00GK202910862SQ20122057429
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者楊衛(wèi)民, 張磊, 吳昌政, 程祥, 何雪濤, 丁玉梅 申請人:北京化工大學(xué)