CN109986570A - 一种基于磁流变液的螺旋输送机器人 - Google Patents

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Abstract

一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，包括头部(1)、支撑部(2)、螺旋部，螺旋部上分布有若干螺旋部节点(5)，螺旋部中除螺旋部节点(5)外充满磁流变液，头部(1)为可打开的中空结构，头部(1)通过支撑部(2)固定在螺旋部前端，当置于旋转变化的磁场中时，螺旋部旋转使机器人前进。本发明的一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，驱动动力源与机器人本体相分离，大大减小了其体积和重量，结构简单，易于控制，输送位置准确。

Description

一种基于磁流变液的螺旋输送机器人
技术领域
本发明属机器人领域，具体涉及一种基于磁流变液的螺旋输送机器人。
背景技术
目前，传统的用药方法大致分为口服和注射两种。这两种方法依赖血液的循环将药物递送到靶器官，但这两种方法却有一定的限制——会被肝脏降解。所以为了保持药物浓度，一种方法是持续给药，另一种则是加大药量。然而“是药三分毒”一味地加大药量并不一定能够达到更好地治疗效果，故如何精准的把药物运送到靶器官或组织成为一项重要研究内容。比如以微型机器人为载体来输送药物。
传统机器人大多为液压驱动、气压驱动和电气驱动等，然而考虑到这些驱动方式的动力源难以脱离本体这一缺点，本发明设计了一种可以将驱动动力源脱离本体的基于磁流变液的螺旋式药物输送机器人，目的在于克服传统机器人的上述缺点，使本发明具有可以通在体外控制体内机器人把药物精准输送至靶器官或组织。
磁流变液是一种由载液以及众多稳定分散在载液中的细小磁性颗粒所组成的新型智能化材料，它的流变特性可跟随外加磁场而变化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，其可随外界磁场的旋转而旋转前进，从而将药物精准输送至靶器官或组织。
为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：
一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，包括头部、支撑部、螺旋部，螺旋部上分布有若干螺旋部节点，螺旋部中除螺旋部节点外充满磁流变液，头部为可打开的中空结构，头部通过支撑部固定在螺旋部前端，当机器人置于旋转变化的磁场中时，螺旋部旋转使机器人前进。
作为进一步改进的技术方案，所述头部的一侧铰接在支撑部上，支撑部与头部之间具有电磁开关。
作为进一步改进的技术方案，所述支撑部外圈具有隔磁环，隔磁环用以隔离外部磁场，支撑部内部具有电波信号接收器、微电源、微处理器和微型线圈，头部底部具有永磁体，当机器人在运动中时，线圈正向通电将永磁体吸引在微型线圈上，当机器人运动到指定位置时，电波信号接收器接收指令信号并由微处理器对指令信号进行处理，线圈反向通电，微型线圈与永磁体之间产生斥力打开头部。
作为进一步改进的技术方案，所述螺旋部包括中部螺旋和尾部螺旋，中部螺旋的前端与支持部相接，中部螺旋的后端与尾部螺旋的前端相接，且中部螺旋的外径小于尾螺旋部的外径。
作为进一步改进的技术方案，所述螺旋部节点分布于同一个面上。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，驱动动力源与机器人本体相分离，大大减小了其体积和重量，结构简单，易于控制，输送位置准确。
附图说明
图1为机器人的结构示意图；
图2为支撑部器件布置示意图；
图3为磁流变液排列成磁力链的示意图，其中，(a)为磁性颗粒成链前示意图(b)为磁性颗粒成链后示意图；
图4为机器人头部药物释放示意图。
具体实施方式：
下面参照附图对本发明做进一步描述。
实施例
如图1所示，一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，包括头部1、支撑部2、螺旋部，螺旋部上分布有若干螺旋部节点5，螺旋部节点5分布于同一个面上。螺旋部中除螺旋部节点5外充满磁流变液，头部1一侧铰接在支撑部2上。如图2所示，支撑部2外圈具有隔磁环，隔磁环用以隔离外部磁场，支撑部2内部具有电波信号接收器、微电源、微处理器和微型线圈，头部1底部具有永磁体，当机器人在运动中时，线圈正向通电将永磁体吸引在微型线圈上，当机器人运动到指定位置时，电波信号接收器接收指令信号并由微处理器对指令信号进行处理，线圈反向通电，微型线圈与永磁体之间产生斥力打开头部1。头部1通过支撑部2固定在螺旋部前端，当置于旋转变化的磁场中时，螺旋部旋转使机器人前进。螺旋部包括中部螺旋3和尾部螺旋4，中部螺旋3的前端与支持部2相接，中部螺旋3的后端与尾部螺旋4的前端相接，且中部螺旋3的外径小于尾螺旋部4的外径。
其具体输送方式分为以下三个步骤：
(1)磁化过程：
如图3所示，通过外施加固定磁场使螺旋部中磁流变液内磁性颗粒磁化，并排列成一条一条的磁力链；
(2)运动过程：
磁流变液充分磁化排列成磁力链后，所施加的磁场开始旋转从而使充分磁化的磁力链与螺旋部节点5相互作用使整个机器人开始旋转，进而产生向前的推进力；
(3)释放过程：
如图4所示，当机器人到达靶器官或组织后，外部发射电波信号并由支撑部2接收进行动作，使其头部1外壳打开，完成药物的精准释放。
需要说明的是，以上所述是本发明的具体实施方式及所运用的技术原理，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施所做出的任何简单修改，均属于发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，其特征在于，包括头部(1)、支撑部(2)、螺旋部，螺旋部上分布有若干螺旋部节点(5)，螺旋部中除螺旋部节点(5)外充满磁流变液，头部(1)为可打开的中空结构，头部(1)通过支撑部(2)固定在螺旋部前端，当置于旋转变化的磁场中时，螺旋部旋转使机器人前进。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，其特征在于，所述头部(1)的一侧铰接在支撑部(2)上，支撑部(2)与头部(1)之间具有电磁开关。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，其特征在于，所述支撑部(2)外圈具有隔磁环，隔磁环用以隔离外部磁场，支撑部(2)内部具有电波信号接收器、微电源、微处理器和微型线圈，头部(1)底部具有永磁体，当机器人在运动中时，线圈正向通电将永磁体吸引在微型线圈上，当机器人运动到指定位置时，电波信号接收器接收指令信号并由微处理器对指令信号进行处理，线圈反向通电，微型线圈与永磁体之间产生斥力打开头部(1)。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，其特征在于，所述螺旋部包括中部螺旋(3)和尾部螺旋(4)，中部螺旋(3)的前端与支持部(2)相接，中部螺旋(3)的后端与尾部螺旋(4)的前端相接，且中部螺旋(3)的外径小于尾螺旋部(4)的外径。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于磁流变液的螺旋输送机器人，其特征在于，所述螺旋部节点(5)分布于同一个面上。
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