[实用新型]磁流变智能皮肤

说明书

技术领域

 本实用新型属于一种机器人皮肤，具体涉及一种磁流变智能皮肤。

背景技术

我们知道机器人的手是用于抓取不同物体的，因此，对机器人的手部皮肤应当具有可调整的摩擦力，以适应其抓取不同物体的要求，但现有的机器人皮肤通常采用多种材料和多层结构制成，如：中国专利申请号为：201010609734.1的“一种机器人皮肤”，尽管这类机器人皮肤用于机器人的身体部分还是比较有效的，若用于机器人的手部则因其摩擦力不可调整而难以适应抓取不同物体的要求。

发明内容

为了克服现有机器人皮肤用于机器人的手部的不足，本实用新型提出了一种磁流变智能皮肤。

本实用新型的技术方案如下：一种磁流变智能皮肤，其包括工作单元和平垫，其中：工作单元由圆筒、底板、孔板、球壳、气囊以及励磁线圈或电磁铁构成，球壳固定在圆筒的上端，底板固定在圆筒的下端，气囊固定在圆筒下端的底板上，孔板固定在球壳与气囊之间的圆筒内，励磁线圈或电磁铁固定在圆筒的外圆周上，球壳由高分子弹性材料构成，圆筒、底板和孔板由不导磁材料构成，在圆筒内充满了磁流变液；平垫由高分子弹性材料构成，在平垫的一个平面上分布有多个平底盲孔，平垫的厚度大于圆筒的长度，多个工作单元被固定在平垫的多个平底盲孔内，在气囊内充有一定压力的气体，在孔板的中部至少有一个通孔。

本实用新型的功能是这样实现的：在工作单元的圆筒内固定有一个孔板时，圆筒内的磁流变液被孔板分隔成上、下两部分，当圆筒外圆周上的励磁线圈或电磁铁没有通入电流（或通入较小的电流），通过圆筒内磁流变液的电磁场强度为零（或电磁场强度较低），此时圆筒内的磁流变液为液态（或粘度较低），液态（或粘度较低）的磁流变液可顺利地通过孔板中部的通孔在圆筒内的上、下流动，当圆筒外圆周上的励磁线圈或电磁铁通入电流后，使圆筒内磁流变液的电磁场强度较大时，在该电磁场的作用下使圆筒内的磁流变液的粘度较大而呈半固化状态，使孔板两端的磁流变液因孔板的分隔而不能上、下流动，使圆筒内“固化”后的磁流变液在孔板的两端各自保持着当前的状态。

当多个工作单元固定在平垫的多个平底盲孔内并形成了磁流变智能皮肤后，在磁流变智能皮肤的表面就形成了多个球状凸起，将磁流变智能皮肤固定在机器人手部的表面后，当机器手上磁流变智能皮肤的各工作单元的圆筒外圆周上的励磁线圈或电磁铁没有通入电流时，各工作单元的圆筒内的磁流变液呈液态，此时机器手开始抓拿物体，被抓物体的外形与磁流变智能皮肤上的球状凸起就会发生接触，并压迫磁流变智能皮肤上的球状凸起，球状凸起内液态的磁流变液在受到所拿物体外形的挤压后，将使磁流变智能皮肤上各工作单元圆筒内液态的磁流变液从球状凸起流入到圆筒内并通过圆筒内孔板上的通孔从孔板的上端流到的孔板的下端，使圆筒底部的气囊被压缩变小，因机器手所拿物体外形的不同，使磁流变智能皮肤表面上的多个球状凸起受压后的变形程度不同，当机器手拿住物体后，对磁流变智能皮肤上的各工作单元的圆筒外圆周上的励磁线圈或电磁铁通入电流，使各圆筒外圆周上的励磁线圈或电磁铁产生电磁场，在该电磁场的作用下各工作单元的圆筒内的磁流变液因粘度变高而“固化”，圆筒内被“固化”的磁流变液因受到孔板的阻隔而不能在圆筒内上、下流动，使圆筒内磁流变液在孔板的两端保持着被挤压时的状态不变，使磁流变智能皮肤表面的球状凸起保持着与机器手所抓物体的外形（也就是将物体“卡”在了机器手的多个球状凸起之间）从而避免了物体的滑落；通过调整进入磁流变智能皮肤内各工作单元圆筒外圆周上的励磁线圈或电磁铁的电流大小，即可调整各圆筒内的磁流变液的粘度大小，使磁流变智能皮肤的摩擦力的大小得到调整，使机器手抓握不同物体时所要求的不同的摩擦力得到了满足。

当机器手放下物体后，关断进入磁流变智能皮肤内各工作单元圆筒外圆周上励磁线圈或电磁铁的电流，使通过各圆筒内的磁流变液的电磁场强度为零，使磁流变智能皮肤的各工作单元内被“固化”的磁流变液的粘度从半固态迅速变为液态，此时，在各工作单元的圆筒底部的气囊迅速膨胀的挤压下，使各圆筒内液态的磁流变液通过环形板上的圆孔从环形板的下端流回到的环形板的上端，使磁流变智能皮肤的表面的球状凸起恢复到原始状态，为机器手的下次抓拿物体作好准备。

与现有的机器人皮肤相比，本实用新型的磁流变智能皮肤因可以通过调整输入的电流大小来改变其摩擦力，而更加适用于机器人的手部。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是工作单元的一种结构示意图。

图3是图2的剖视图。

图4是平垫的一种结构示意图。