CN108673521B - 可变形软体机器人和可变形软体机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变形软体机器人和可变形软体机器人系统，应用范围较广，可变形软体机器人包括：可形变壳体；多个磁流变液单元，多个磁流变液单元设置在可形变壳体之内，多个磁流变液单元分布于同一平面上并构成阵列；多个弹性件，其中，在阵列中，每行或每列磁流变液单元中相邻的两个磁流变液单元通过一个弹性件相连接，且每行或每列磁流变液单元中两端的磁流变液单元分别通过一个弹性件与可形变壳体的内壁连接；多个磁场发生装置，多个磁场发生装置固定设置在可形变壳体的内壁上，其中，每行或每列磁流变液单元与两端的两个磁场发生装置相对应，每个磁场发生装置所产生的磁场的方向指向对应的一行或一列磁流变液单元。
Description
技术领域
本发明涉及软体机器人技术领域，特别涉及一种可变形软体机器人和一种可变形软体机器人系统。
背景技术
在机器人迅速发展的今天，各类先进的机器人层出不穷，但由于其大都由刚性结构组成，难以进行变形，在很多特殊的工作场景也无法运动自如，应用范围受限。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决目前的机器人难以进行变形，灵活性、可控性差的技术问题。为此，本发明的目的在于提出一种可变形软体机器人，能够在磁场发生装置产生磁场时进行形变或运动，灵活性、可控性高，应用范围较广。
本发明的另一个目的在于提出一种可变形软体机器人系统。
为达到上述目的，本发明提出了一种可变形软体机器人，包括：可形变壳体；多个磁流变液单元，所述多个磁流变液单元设置在所述可形变壳体之内，所述多个磁流变液单元分布于同一平面上并构成阵列；多个弹性件，其中，在所述阵列中，每行或每列磁流变液单元中相邻的两个磁流变液单元通过一个弹性件相连接，且每行或每列磁流变液单元中两端的磁流变液单元分别通过一个弹性件与所述可形变壳体的内壁连接；多个磁场发生装置，所述多个磁场发生装置固定设置在所述可形变壳体的内壁上，其中，每行或每列磁流变液单元与两端的两个磁场发生装置相对应，每个磁场发生装置所产生的磁场的方向指向对应的一行或一列磁流变液单元。
根据本发明实施例的可变形软体机器人，由可形变壳体、设置在可形变壳体之内的多个磁流变液单元、多个弹性件和多个磁场发生装置构成，能够在磁场发生装置产生磁场时进行形变或运动，灵活性、可控性高，应用范围较广。
另外，根据本发明上述实施例提出的可变形软体机器人还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，每行或每列磁流变液单元中两端的磁流变液单元通过弹性件与该行或该列所对应的磁场发生装置连接。
其中，在所述多个磁场发生装置均未产生磁场时，所述可变形软体机器人呈扁平状。
其中，通过控制每个所述磁场发生装置产生对应强度的磁场或不产生磁场，以控制所述可变形软体机器人呈现预设形状或控制所述可变形软体机器人以预设方式运动。
根据本发明的一个实施例，所述弹性件为弹簧。
进一步地，所述弹性件为非铁磁性弹簧。
为达到上述目的，本发明还提出了一种可变形软体机器人系统，包括：上述可变形软体机器人；控制装置，所述控制装置与所述可变形软体机器人中的每个所述磁场发生装置相连，所述控制装置通过控制每个所述磁场发生装置产生对应强度的磁场或不产生磁场，以控制所述可变形软体机器人呈现预设形状或控制所述可变形软体机器人以预设方式运动。
根据本发明实施例的可变形软体机器人系统，控制装置通过控制可变形软体机器人中每个磁场发生装置产生对应强度的磁场或不产生磁场，以控制可变形软体机器人呈现预设形状或控制可变形软体机器人以预设方式运动，使得可变形软体机器人灵活性、可控性较高，应用范围较广。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的可变形软体机器人的结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例的可变形软体机器人的变形示意图；
图3为根据本发明另一个实施例的可变形软体机器人的变形示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的可变形软体机器人和可变形软体机器人系统。
如图1所示，本发明实施例的可变形软体机器人包括可形变壳体11、多个磁流变液单元12、多个弹性件13和多个磁场发生装置14。
其中，多个磁流变液单元12设置在可形变壳体11之内，多个磁流变液单元12分布于同一平面上并构成阵列。图1以三行四列的阵列为例，即图1中包括十二个磁流变液单元12。
如图1所示，在上述阵列中，每行或每列磁流变液单元中相邻的两个磁流变液单元12通过一个弹性件13相连接，且每行或每列磁流变液单元中两端的磁流变液单元12分别通过一个弹性件13与可形变壳体11的内壁连接。多个磁场发生装置14固定设置在可形变壳体11的内壁上，其中，每行或每列磁流变液单元与两端的两个磁场发生装置14相对应，每个磁场发生装置14所产生的磁场的方向指向对应的一行或一列磁流变液单元。
进一步地，如图1所示，每行或每列磁流变液单元中两端的磁流变液单元12通过弹性件13与该行或该列所对应的磁场发生装置14连接。也就是说，弹性件13与可形变壳体11的内壁的连接是通过将弹性件13连接到磁场发生装置14来实现的。由此，更易于使磁场发生装置14所产生的磁场的方向指向对应的一行或一列磁流变液单元。
磁流变液单元12由磁流变液构成，可形变壳体11可由柔性材料构成，在多个磁场发生装置14均未产生磁场时，可变形软体机器人可呈扁平状。而通过控制每个磁场发生装置14产生对应强度的磁场或不产生磁场，可控制可变形软体机器人呈现预设形状或控制可变形软体机器人以预设方式运动。
在本发明的一个实施例中，弹性件13可为弹簧。可变形软体机器人中的每个弹簧的规格相同，且在多个磁场发生装置14均未产生磁场时，横向或纵向相邻的两个磁流变液单元12之间的距离相等，每行或每列磁流变液单元中两端的磁流变液单元12与可形变壳体的内壁之间的距离相等。通过上述弹簧规格和距离的设定，有助于实现对可变形软体机器人的准确控制。
具体地，如图2所示，以第一行为例，第一行磁流变液单元两端的磁场发生装置14通过产生图示方向、强度相等的第一磁场F1和第二磁场F2，两端的两个磁流变液单元12均可受到与同端的磁场发生装置14的磁场方向同向的磁场力，从而可拉伸两端的两个弹簧，并压缩中间的三个弹簧，弹簧在拉伸与伸缩时可将作用力传递到可形变壳体11，实现可变形软体机器人形状的变化。
进一步地，第三行磁流变液单元两端的磁场发生装置14产生图示方向、强度均与F1相等的第三磁场F3和第四磁场F4，第一列磁流变液单元两端的磁场发生装置14产生图示方向、强度相等的第五磁场F5和第六磁场F6，第四列磁流变液单元两端的磁场发生装置14产生图示方向、强度均与F5相等的第七磁场F7和第八磁场F8，第二行磁流变液单元两端的磁场发生装置14不产生磁场或产生强度小于F3的磁场，第二列和第三列磁流变液单元两端的磁场发生装置14不产生磁场或产生强度小于F5的磁场，则可变形软体机器人可呈现图2所示的椭圆形。
类似地，如图3所示，如果第一列和第二列磁流变液单元上端的磁场发生装置14分别产生图示方向的磁场Fa、Fb，第三列和第四列磁流变液单元下端的磁场发生装置14分别产生图示方向的磁场Fc、Fd，则可变形软体机器人可呈现图3所示的波浪形。
通过上述方式控制可变形软体机器人连续发生形变，则可实现可变形软体机器人的运动。例如通过对多个磁场发生装置14的协调控制，可实现可变形软体机器人的前进、后退或转弯运动。
在本发明的一个实施例中，弹性件13为非铁磁性弹簧，从而可避免磁场与弹簧之间的作用力影响可变形软体机器人的控制参数、形变状态和运动状态。
根据本发明实施例的可变形软体机器人，由可形变壳体、设置在可形变壳体之内的多个磁流变液单元、多个弹性件和多个磁场发生装置构成，能够在磁场发生装置产生磁场时进行形变或运动，灵活性、可控性高，应用范围较广。
此外，通过将本发明上述实施例的可变形软体机器人微型化设置，能够应用于更多领域，例如能够使其进入狭窄的环境甚至是人体肠道、血管中，实现对人体疾病的诊断和治疗。
对应上述实施例，本发明还提出一种可变形软体机器人系统。
本发明实施例的可变形软体机器人系统，包括本发明上述实施例提出的可变形软体机器人和控制装置。控制装置与可变形软体机器人中的每个磁场发生装置相连，控制装置通过控制每个磁场发生装置产生对应强度的磁场或不产生磁场，以控制可变形软体机器人呈现预设形状或控制可变形软体机器人以预设方式运动。
更具体的实施方式可参照上述实施例，为避免冗余，在此不再赘述。
根据本发明实施例的可变形软体机器人系统，控制装置通过控制可变形软体机器人中每个磁场发生装置产生对应强度的磁场或不产生磁场，以控制可变形软体机器人呈现预设形状或控制可变形软体机器人以预设方式运动，使得可变形软体机器人灵活性、可控性较高，应用范围较广。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种可变形软体机器人，其特征在于，包括：
可形变壳体；
多个磁流变液单元，所述多个磁流变液单元设置在所述可形变壳体之内，所述多个磁流变液单元分布于同一平面上并构成阵列；
多个磁场发生装置，所述多个磁场发生装置固定设置在所述可形变壳体的内壁上，其中，每行或每列磁流变液单元与两端的两个磁场发生装置相对应，每个磁场发生装置所产生的磁场的方向指向对应的一行或一列磁流变液单元；
多个弹性件，其中，在所述阵列中，每行或每列磁流变液单元中相邻的两个磁流变液单元通过一个弹性件相连接，且每行或每列磁流变液单元中两端的磁流变液单元分别通过一个弹性件与该行或该列所对应的磁场发生装置连接。
2.根据权利要求1所述的可变形软体机器人，其特征在于，在所述多个磁场发生装置均未产生磁场时，所述可变形软体机器人呈扁平状。
3.根据权利要求2所述的可变形软体机器人，其特征在于，通过控制每个所述磁场发生装置产生对应强度的磁场或不产生磁场，以控制所述可变形软体机器人呈现预设形状或控制所述可变形软体机器人以预设方式运动。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可变形软体机器人，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
5.根据权利要求4所述的可变形软体机器人，其特征在于，所述弹性件为非铁磁性弹簧。
6.一种可变形软体机器人系统，其特征在于，包括：
根据权利要求1-5中任一项所述的可变形软体机器人；
控制装置，所述控制装置与所述可变形软体机器人中的每个所述磁场发生装置相连，所述控制装置通过控制每个所述磁场发生装置产生对应强度的磁场或不产生磁场，以控制所述可变形软体机器人呈现预设形状或控制所述可变形软体机器人以预设方式运动。
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