CN105538302A - 一种基于液态金属的半柔性机器人及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于液态金属的半柔性机器人及应用；半柔性机器人包括：机器人躯干，躯干内安装的储能装置，连接在躯干上的多自由度运动的手臂执行机构，连接在手臂执行机构末端上的手形执行机构，分布于机器人内部的液态金属柔性电路；通过对液态金属材料的应用，实现了人形机器人结构多样，刚柔结合的特点；相比于传统机器人的刚性连杆设计，基于液态金属的仿人机器人适应的应用场景更多样，可靠性与耐损伤性能也有所提高，这也为未来可以自由变形的液态金属机器人的研发提供了基础。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，涉及人形或半人形机器人，特别涉及一种基于液态金属的半柔性机器人及应用。
背景技术
近些年来，随着计算技术、新材料和电子技术的迅猛发展，作为集多种科学技术为一体的机器人逐渐从科幻小说和影视作品中走向人们的日常生活。无论是在工厂中组装零件的工业机器人，抑或是在庭院中清扫落叶的家用机器人，机器人的运用为人类的生产生活提供了极大的便利。人形机器人是具有人类外形特征的一类机器人，在军事侦察、医疗卫生以及家庭服务等领域有着广泛的应用前景。
传统机器人经过多年发展，在硬件以及材料与机械结构的选择上已经形成了较为成熟与通用的方案。传统人形机器人，包括工业机械臂在内，通常使用多连杆结构，在关节位置使用电机作为驱动装置。也有部分对输出力矩要求较高的机器人使用液压油传动的液压杆。在材料上，传统机器人多使用金属或塑料等刚性材料，机器人的自由度数有限，相比于生物体，其可以应用的环境也相应受到了限制。
传统的刚性机器人一般采用液压或电机驱动方式，可以提供较大的机械力量，然而刚性机器人的灵活性远远不如生物体，因而无法完全代替人类完成一些精细操作。由柔性材料制造而成的柔性机器人则由于其材料的高顺应性而具有灵活的变形能力以及对各种复杂环境的适应性。近些年来许多研究人员将可变形柔性材料应用于柔性机器人的制造，例如充气橡胶、介电弹性体、电致伸缩弹性体、碳纳米管和聚合物纤维等。目前这类材料在人工肌肉研究中得到广泛的应用，有些柔性变形材料可以提供远大于生物肌肉的变形能力。
液态金属是熔点不超过铝熔融温度(660.37℃)的十七种金属的总称。这十七种金属分别是汞、铯、镓、铷、钾、钠、铟、锂、锡、铋、铊、镉、铅、锌、锑、镁、铝。另外，还有许多合金以及上述金属的合金在室温甚至在更低的温度时也为液态。液态金属本身具有很好的导电性，并且在常温下处于液体状态，通常以镓金属或者镓基合金，以及含有铟的伍德合金为主。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种基于液态金属的半柔性机器人及应用，使用了可弯曲的柔性电路，以及利用液态金属驱动的末端执行机构，能够适应更多样化的使用场景，且可靠性与可修复性更高。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种基于液态金属的半柔性机器人，包括机器人躯干以及与其连接的执行机构，机器人躯干内置有储能装置，储能装置通过柔性电路与执行机构相连接；
所述的柔性电路包括微控制芯片和封装有液态金属的柔性导线，液态金属作为动力电流和/或电子信号传递的传导通道，柔性导线允许一定范围内弯曲或变形。
所述的柔性导线是外部为绝缘的柔性材料，内部封装有液态金属材料；
所述的液态金属材料为常温下处于液体状态的金属或合金的混合物。
所述的柔性导线采用以下封装方式之一或其结合进行封装；
封装方式a：在柔性基底上喷涂或涂抹打印液态金属材料，对液态金属材料不封装或用柔性材料涂覆封装
封装方式b：在柔性微管道内封装入液态金属。
所述的执行机构包括与机器人躯干相连接的手臂执行机构，在手臂执行机构的末端连接有手形执行机构；
所述的手臂执行机构为能够多自由度运动的机器人手臂；
所述的手形执行机构包括能够变形的手形机构和基于液体金属的触发变形机构，液态金属作为机器人可变形执行机构的变形诱发介质或传导介质。
所述的触发变形机构是引起液体金属的质量分布变化、形状分布变化、电致变形和/或液压变化的机构；触发变形机构触发液体金属改变状态带动手形机构变形。
所述的手臂执行机构的关节节点采用电机或液压驱动的结构，或者采用电致变形材料，配合对应的机械结构产生多自由度运动。
所述的手形执行机构采用以下变形方式之一或其结合进行变形：
变形方式a：通过管道与泵，改变液态金属在手形执行机构中的位置与质量分布，通过重力作用产生变形；
变形方式b：将液态金属附着或封装于执行元件，外加电场使得液态金属收缩，改变执行元件的形状产生变形；
变形方式c：将液态金属作为薄膜电极，驱动人工肌肉材料产生弯曲变形；
变形方式d：将液态金属作为循环工质，通过液压机构产生运动或变形。
所述的手形执行机构包括由柔性材料构成的手形机构，液态金属通过喷涂或涂抹打印的方式涂覆在柔性材料的基底表面；当外加电场施加于液态金属后，其表面张力发生变化，带动柔性基底发生弯曲，形成对待操作物体的夹持。
所述的手形执行机构包括柔性材料构成的手形机构，液态金属封装在柔性材料内中空的管道内；当手形执行机构尚未夹持时，液态金属材料位于远离端部的位置，管道未变形；当手形执行机构需要夹持时，液态金属通过泵的作用运输到手形机构端部位置，增加端部的质量，在重力作用下手形机构发生弯曲，对待操作物体形成夹持。
所述的手形执行机构包括以转轴相连接的液压臂作为手形机构，其中上节液压臂与液压装置的液压箱相连接，下节液压臂与液压装置的液压杆相连接，液压箱内充有液态金属作为流动工质；当液态金属材料开始向液压箱填充，推动液压杆伸长，带动下节液压臂相对转轴向下转动，使得手形执行机构发生弯曲，对待操作物体形成夹持。
所述的储能装置为液态金属燃料电池，液态金属燃料电池包括相隔绝的氧化舱和氢气反应舱，氢气反应舱内设有浸没在酸性、碱性或中性的电解质溶液中的液态金属材料与铝，两者反应生成的氢气通过连接孔与反应舱的还原端相连通；氧化舱内存储有氧化剂，氧化剂通过连接孔与反应舱的氧化端相连通；氢气与氧化剂在反应舱内通过氧化还原反应产生电能。
所述的机器人躯干、执行机构的支撑部分采用刚性材料或柔性材料，或者采用混合刚性材料与柔性材料形成复合结构；机器人为人形或半人形机器人。
所述的液态金属材料根据机器人的使用部件、机器人的应用场景、使用环境以及性能要求来选取液态金属材料。
液态金属在机器人或制备机器人中的应用，包括以下方式的应用或其结合的应用：
应用a：液态金属封装于机器人的连接电路中，作为动力电流和/或电子信号传递的传导通道；
应用b：液态金属作为机器人可变形执行机构的变形诱发介质或传导介质；
应用c：液态金属作为机器人的储能装置的燃料。
所述的应用b采用以下变形方式之一或其结合进行变形：
变形方式a：通过管道与泵，改变液态金属在执行机构中的位置与质量分布，通过重力作用产生变形；
变形方式b：将液态金属附着或封装于执行元件，外加电场使得液态金属收缩，改变执行元件的形状产生变形；
变形方式c：将液态金属作为薄膜电极，驱动人工肌肉材料产生弯曲变形；
变形方式d：将液态金属作为循环工质，通过液压机构产生运动或变形。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的基于液态金属的半柔性机器人，是一种基于液态金属的新概念仿人机器人的设计，通过对液态金属材料的应用，利用其多种变形方式实现了人形机器人结构多样，刚柔结合的特点。采用液态金属材料在柔性基底上构建柔性人形机器人，实现人形机器人的基本功能，并且能够最大程度上模拟生物体的运动特性。相比于传统机器人的刚性连杆设计，基于液态金属的仿人机器人适应的应用场景更多样，可靠性与耐损伤性能也有所提高。这也为未来可以自由变形的液态金属机器人的研发提供了基础。
本发明提供的基于液态金属的半柔性机器人，采用液态金属的基于柔性电路用于构建机器人的电路系统，从而最大程度上满足机器人的柔性及变形能力。
本发明提供的基于液态金属的半柔性机器人，基于液态金属的物理化学变化，可以采用多种方式实现执行机构的变形。液态金属材料具有较好的流动性，因而可以方便的控制其形状、位置分布、重心变化，甚至可以作为流动液压工质从而可以实现多种变形方式。液态金属材料有着良好的导电与导热性能，而且其可在外界电场的作用下产生不同形式的变形。
清华大学微纳医学实验室的工作表明(《先进材料》(AdvancedMaterials)，“仿生型自驱动液态金属软体动物”(J.Zhang,Y.Y.Yao,L.Sheng,J.Liu,Self-FueledBiomimeticLiquidMetalMollusk,vol.27,pp.2648-2655,2015)，液态金属在电场控制下可以实现自主变形以及定向运动。仅依靠电场控制就可以实现液态金属在人形机器人中的定向流动，从而引起机器人各部位的重心变化，实现机器人的变形运动。除了依靠电场控制液态金属的变形运动以外，该实验室还发现将金属铝和镓铟合金混合可以产生微弱的电场驱动液态金属自主运动，同时伴随氢气的产生。利用上述原理可以实现液态金属机器人的完全自主驱动，而不需要外加电场的控制。
本发明提供的基于液态金属的半柔性机器人，采用基于液态金属的燃料电池。同时液态金属材料可以催化铝和酸碱溶液的反应，进而产生氢气，氢气可以经过燃料电池与氧化剂发生反应产生电能，故而液态金属也可以用作提供能量的工质。此外，在液态金属与铝反应过程中产生的氢气可以方便地进行回收利用，进一步作为燃料电池为机器人系统提供能源。
附图说明
图1是基于液态金属的人形或半人形机器人示意图。
图2是机器人内部的柔性电路结构示意图；
其中：2-1是将液态金属打印在柔性基底上，再用柔性材料进行封装；
2-2是将液态金属灌注在柔性管道内部，实现柔性导线。
图3是本发明涉及的手形执行机构的三种不同实现方案的示意图；
其中：3-1是使用薄膜液态金属利用其收缩或人工肌肉的方法实现对物体的夹持；
3-2是使用泵改变液态金属在手形执行机构内的分布，利用重力作用实现对物体的夹持；
3-3是利用以液态金属作为工质的液压机构来驱动手形执行机构，实现对物体的夹持。
图4是液态金属催化铝在酸性或碱性溶液中反应生成氢气并与氧化剂在燃料电池中反应生成电能的示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供的基于液态金属的半柔性机器人，利用具有多种优良特性的液态金属材料，革新现有的机器人设计，并为未来的普适化人形机器人的发展提供技术基础，同时也是机器人仿生学领域的一大进步。
参见图1、图2，一种基于液态金属的半柔性机器人，包括机器人躯干以及与其连接的执行机构，机器人躯干1内置有储能装置3，储能装置3通过柔性电路6与执行机构相连接；
所述的柔性电路6包括微控制芯片6b和封装有液态金属的柔性导线6a，液态金属作为动力电流和/或电子信号传递的传导通道，柔性导线允许一定范围内弯曲或变形(且不会发生金属疲劳现象)。
进一步的，所述的柔性导线是外部为绝缘的柔性材料，内部封装有液态金属材料；
所述的液态金属材料为常温下处于液体状态的金属或合金的混合物。
具体的，参见图2，所述的柔性导线采用以下封装方式之一或其结合进行封装；
封装方式a(2-1所示)：在柔性基底上喷涂或涂抹打印液态金属材料，对液态金属材料不封装或用柔性材料(如硅胶或PDMS)涂覆封装；
封装方式b(2-2所示)：在柔性微管道内封装入液态金属。
所述的执行机构包括与机器人躯干相连接的手臂执行机构4，在手臂执行机构4的末端连接有手形执行机构5；
所述的手臂执行机构4为能够多自由度运动的机器人手臂；
所述的手形执行机构5包括能够变形的手形机构和基于液体金属的触发变形机构，液态金属作为机器人可变形执行机构的变形诱发介质或传导介质。
所述的触发变形机构是引起液体金属的质量分布变化、形状分布变化、电致变形和/或液压变化的机构；触发变形机构触发液体金属改变状态带动手形机构变形。
所述的手臂执行机构4的关节节点采用电机或液压驱动的结构，或者采用电致变形材料(如人工肌肉)，配合对应的机械结构产生多自由度运动。
所述的连接在手臂执行机构4末端的手形执行机构5，能够实现抓握、运输或变形等动作。所述的手形执行机构5采用以下变形方式之一或其结合进行变形：
变形方式a：通过管道与泵，改变液态金属在手形执行机构中的位置与质量分布，通过重力作用产生变形；
变形方式b：将液态金属附着或封装于执行元件，外加电场使得液态金属收缩(利用液态金属在电场作用下的收缩特性)，改变执行元件的形状产生变形，并带动执行机构；
变形方式c：将液态金属作为薄膜电极，驱动人工肌肉材料产生弯曲变形，进而驱动执行机构；
变形方式d：将液态金属作为循环工质，通过液压机构产生运动或变形，其结构类似于传统的液压连杆设计。
参见图3，所述的手形执行机构5包括由柔性材料构成的手形机构，液态金属通过喷涂或涂抹打印的方式涂覆在柔性材料的基底表面；当外加电场施加于液态金属后，其表面张力发生变化，带动柔性基底发生弯曲，形成对待操作物体的夹持。
或者，所述的手形执行机构5包括柔性材料构成的手形机构，液态金属封装在柔性材料内中空的管道内；当手形执行机构尚未夹持时，液态金属材料位于远离端部的位置，管道未变形；当手形执行机构需要夹持时，液态金属通过泵的作用运输到手形机构端部位置，增加端部的质量，在重力作用下手形机构发生弯曲，对待操作物体形成夹持。
或者，所述的手形执行机构5包括以转轴相连接的液压臂作为手形机构，其中上节液压臂与液压装置的液压箱相连接，下节液压臂与液压装置的液压杆相连接，液压箱内充有液态金属作为流动工质；当液态金属材料开始向液压箱填充，推动液压杆伸长，带动下节液压臂相对转轴向下转动，使得手形执行机构发生弯曲，对待操作物体形成夹持。
储能装置3可以是电池，如锂电池、碱性电池以及铅酸电池，也可以是通过液态金属催化铝，使得铝和碱液或者酸液产生反应，生成氢气，氢气进入到燃料电池当中，与氧化剂发生反应产生电能，进而驱动机器人运动。
参见图4，所述的储能装置3为液态金属燃料电池，液态金属燃料电池包括相隔绝的氧化舱和氢气反应舱，氢气反应舱内设有浸没在酸性、碱性或中性溶液(如浓度在1-10％的盐酸、NaOH碱性溶液或NaCl溶液)3c，中的液态金属材料3a与铝3b，两者反应生成的氢气3d通过连接孔与反应舱3e的还原端相连通；氧化舱内存储有氧化剂3f，氧化剂3f通过连接孔与反应舱的氧化端相连通；氢气3d与氧化剂3f在反应舱3e内通过氧化还原反应产生电能。
所述的机器人躯干、执行机构的支撑部分采用刚性材料或柔性材料，或者采用混合刚性材料与柔性材料形成复合结构；机器人为人形或半人形机器人。所述的刚性材料：金属、陶瓷或者有机高分子等，所述的柔性材料：硅胶、乳胶等高分子柔性材料。
所述的液态金属材料根据机器人的使用部件、机器人的应用场景、使用环境以及性能要求来选取液态金属材料。比如金属镓、不同配比下的低熔点镓基合金以及含有铟的伍德合金(铋50％，铅25％，锡12.5％，镉12.5％)等。
下面结合附图和具体实施例进一步描述本发明。
实施例1
参见图1，机器人1包括躯干2，以及连接在躯干2上的手臂执行机构4、连接在手臂执行机构4末端上的手形执行机构5，内置在躯干2内部的储能装置3，以及分布在躯干2、手臂执行机构4以及手形执行机构5内部的基于液态金属的柔性电路6几个部分构成。
其中储能装置使用锂电池作为能量来源，为手臂执行机构4以及手形执行机构5提供电能。本实施例中手形执行机构使用图3中3-1方案，液态金属薄膜5a通过喷涂或涂抹打印的方式涂覆在柔性基底5b表面，当在液态金属上外加电场后，表面张力发生变化，带动柔性基底发生弯曲，进而形成对待操作物体的夹持，配合手臂执行机构的运动，可以实现对被夹持的物体的搬运等动作。
图4所示为分布于机器人1内部的基于液态金属的柔性电路6，柔性电路6通过液态金属导线连接了储能装置3，手臂执行机构4以及手形执行机构5，其主要作用是机器人内部的信号传递以及动力电流传导。图2中6a为液态金属导线，6b为连接液态金属导线的微控制芯片(示意图)。在本实施例中，液态金属导线使用2-1方案，也即将液态金属打印在柔性基底表面，然后再用一层柔性材料进行封装，避免液态金属材料的泄漏。其中6c为液态金属材料，6d为柔性材料。
实施例2
参见图1，机器人的基本构成与第一实施例相同，与第一实施例相区别的是手形执行机构5使用图3中3-2方案，当手形执行机构尚未夹持时，手形执行机构如3-2左侧所示，液态金属材料5d处于中空的管道5c内部，在未夹持时液态金属材料5d位于远离端部的位置，管道未变形。需要夹持时液态金属通过泵的作用运输到手形执行机构5端部位置，增加端部的质量，在重力作用下手形执行机构5发生弯曲，对待操作物体形成夹持。
实施例3
参见图1，机器人的基本构成与第一实施例相同，与第一实施例相区别的是手形执行机构5使用图3中3-3方案，用以液态金属作为流动工质的液压杆来驱动手形执行机构5，其中5e为液态金属材料，5f为液压杆，当液态金属材料开始向液压杆内部填充，会推动液压杆伸长，进而使得手形执行机构5发生弯曲，进而对待操作物体形成夹持。
实施例4
参见图1，机器人的基本构成与实施例1相同，与实施例1相区别的是储能装置3使用图4所示的基于液态金属的燃料电池，其中3a为液态金属材料，3b为金属铝，3c为酸性、碱性或中性的电解质溶液，液态金属能够催化铝和溶液3c的反应，产生氢气3d，3f为氧化剂材料，氢气3d与氧化剂3f进入到燃料电池反应舱3e内部，通过氧化还原反应产生电能，供机器人及其执行机构产生运动。
实施例5
参见图1，机器人的基本构成与第一实施例相同，与第一实施例相区别的是分布于机器人1内部的基于液态金属的柔性电路6，所使用的液态金属导线为2-2方案，也即使用中空的柔性管道6d，内部填充液态金属材料6c，形成可以导电的金属导线。
在以上实施例中分别说明了机器人的手形执行机构5，储能装置3以及基于液态金属的柔性电路6的几种方案，需要说明的是实施例仅用于提供对特定情况的解释与说明，而储能装置3使用电池或者基于液态金属的燃料电池，手形执行机构5应用3-1，3-2，3-3中方案的一种，基于液态金属的柔性电路6使用2-1方案或2-2方案，以上三个部分几种具体实施方案的任意组合，都属于本发明的权利要求之内。
基于上述说明，本发明提出液态金属在机器人或制备机器人中的应用，包括以下方式的应用或其结合的应用：
应用a：液态金属封装于机器人的连接电路中，作为动力电流和/或电子信号传递的传导通道；
应用b：液态金属作为机器人可变形执行机构的变形诱发介质或传导介质；
应用c：液态金属作为机器人的储能装置的燃料。
所述的应用b采用以下变形方式之一或其结合进行变形：
变形方式a：通过管道与泵，改变液态金属在执行机构中的位置与质量分布，通过重力作用产生变形；
变形方式b：将液态金属附着或封装于执行元件，外加电场使得液态金属收缩，改变执行元件的形状产生变形；
变形方式c：将液态金属作为薄膜电极，驱动人工肌肉材料产生弯曲变形；
变形方式d：将液态金属作为循环工质，通过液压机构产生运动或变形。
最后所应说明的是，以上基于液态金属的人形或半人形机器人的实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (15)
1.一种基于液态金属的半柔性机器人，包括机器人躯干以及与其连接的执行机构，其特征在于，机器人躯干(1)内置有储能装置(3)，储能装置(3)通过柔性电路(6)与执行机构相连接；
所述的柔性电路(6)包括微控制芯片(6b)和封装有液态金属的柔性导线(6a)，液态金属作为动力电流和/或电子信号传递的传导通道，柔性导线允许一定范围内弯曲或变形。
2.如权利要求1所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的柔性导线是外部为绝缘的柔性材料，内部封装有液态金属材料；
所述的液态金属材料为常温下处于液体状态的金属或合金的混合物。
3.如权利要求2所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的柔性导线采用以下封装方式之一或其结合进行封装：
封装方式a：在柔性基底上喷涂或涂抹打印液态金属材料，对液态金属材料不封装或用柔性材料涂覆封装；
封装方式b：在柔性微管道内封装入液态金属。
4.如权利要求1或2所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的执行机构包括与机器人躯干相连接的手臂执行机构(4)，在手臂执行机构(4)的末端连接有手形执行机构(5)；
所述的手臂执行机构(4)为能够多自由度运动的机器人手臂；
所述的手形执行机构(5)包括能够变形的手形机构和基于液体金属的触发变形机构，液态金属作为机器人可变形执行机构的变形诱发介质或传导介质。
5.如权利要求4所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的触发变形机构是引起液体金属的质量分布变化、形状分布变化、电致变形和/或液压变化的机构；触发变形机构触发液体金属改变状态带动手形机构变形。
6.如权利要求5所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的手臂执行机构(4)的关节节点采用电机或液压驱动的结构，或者采用电致变形材料，配合对应的机械结构产生多自由度运动。
7.如权利要求5所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的手形执行机构(5)采用以下变形方式之一或其结合进行变形：
变形方式a：通过管道与泵，改变液态金属在手形执行机构中的位置与质量分布，通过重力作用产生变形；
变形方式b：将液态金属附着或封装于执行元件，外加电场使得液态金属收缩，改变执行元件的形状产生变形；
变形方式c：将液态金属作为薄膜电极，驱动人工肌肉材料产生弯曲变形；
变形方式d：将液态金属作为循环工质，通过液压机构产生运动或变形。
8.如权利要求4或7所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的手形执行机构(5)包括由柔性材料构成的手形机构，液态金属通过喷涂或涂抹打印的方式涂覆在柔性材料的基底表面；当外加电场施加于液态金属后，其表面张力发生变化，带动柔性基底发生弯曲，形成对待操作物体的夹持。
9.如权利要求4或7所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的手形执行机构(5)包括柔性材料构成的手形机构，液态金属封装在柔性材料内中空的管道内；当手形执行机构尚未夹持时，液态金属材料位于远离端部的位置，管道未变形；当手形执行机构需要夹持时，液态金属通过泵的作用运输到手形机构端部位置，增加端部的质量，在重力作用下手形机构发生弯曲，对待操作物体形成夹持。
10.如权利要求4或7所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的手形执行机构(5)包括以转轴相连接的液压臂作为手形机构，其中上节液压臂与液压装置的液压箱相连接，下节液压臂与液压装置的液压杆相连接，液压箱内充有液态金属作为流动工质；当液态金属材料开始向液压箱填充，推动液压杆伸长，带动下节液压臂相对转轴向下转动，使得手形执行机构发生弯曲，对待操作物体形成夹持。
11.如权利要求1或4所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的储能装置(3)为液态金属燃料电池，液态金属燃料电池包括相隔绝的氧化舱和氢气反应舱，氢气反应舱内设有浸没在酸性、碱性或中性的电解质溶液(3c)中的液态金属材料(3a)与铝(3b)，两者反应生成的氢气(3d)通过连接孔与反应舱(3e)的还原端相连通；氧化舱内存储有氧化剂(3f)，氧化剂(3f)通过连接孔与反应舱的氧化端相连通；氢气(3d)与氧化剂(3f)在反应舱(3e)内通过氧化还原反应产生电能。
12.如权利要求1～11任何一项所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的机器人躯干、执行机构的支撑部分采用刚性材料或柔性材料，或者采用混合刚性材料与柔性材料形成复合结构；机器人为人形或半人形机器人。
13.如权利要求1～11任何一项所述的基于液态金属的半柔性机器人，其特征在于，所述的液态金属材料根据机器人的使用部件、机器人的应用场景、使用环境以及性能要求来选取液态金属材料。
14.液态金属在机器人或制备机器人中的应用，其特征在于，包括以下方式的应用或其结合的应用：
应用a：液态金属封装于机器人的连接电路中，作为动力电流和/或电子信号传递的传导通道；
应用b：液态金属作为机器人可变形执行机构的变形诱发介质或传导介质；
应用c：液态金属作为机器人的储能装置的燃料。
15.如权利要求14所述的液态金属在机器人或制备机器人中的应用，其特征在于，所述的应用b采用以下变形方式之一或其结合进行变形：
变形方式a：通过管道与泵，改变液态金属在执行机构中的位置与质量分布，通过重力作用产生变形；
变形方式b：将液态金属附着或封装于执行元件，外加电场使得液态金属收缩，改变执行元件的形状产生变形；
变形方式c：将液态金属作为薄膜电极，驱动人工肌肉材料产生弯曲变形；
变形方式d：将液态金属作为循环工质，通过液压机构产生运动或变形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |