[发明专利]一种光控磁驱软体机器人

说明书

本发明公开了一种光控磁驱软体机器人，涉及机器人技术领域。包括底座、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂、水凝胶层、磁流变液层以及光热转换试剂层，底座上表面的一侧从前往后依次设置有第一机械臂以及第二机械臂，底座上表面的另一侧从前往后依次设置有第三机械臂以及第四机械臂。该光控磁驱软体机器人，控制信号与驱动源施加位置、方向与角度无严格限制，控制方式较为简单，而传统控制方式需要把信号对准在不同位置，实现不同的运动方向控制，调控较为复杂，控制与驱动实现非接触式目的，控制与驱动分别采用磁场和光源，无需导线，适用于复杂场合，如人体靶向给药、复杂地形探测等。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种光控磁驱软体机器人。

背景技术

软体机器人是一种新型柔软机器人，能够适应各种非结构化环境，与人类的交互也更安全，机器人本体利用柔软材料制作，一般认为是杨氏模量低于人类肌肉的材料；区别于传统机器人电机驱动，软体机器人的驱动方式主要取决于所使用的智能材料；一般有介电弹性体(DE)、离子聚合物金属复合材料(IPMC)、形状记忆合金(SMA)以及形状记忆聚合物(SMP)等等，从响应的物理量暂时分为如下几类：电场、压力、磁场、化学反应、光以及温度，科学家依此设计了各种各样的软体机器人，大多数软体机器人的设计是模仿自然界各种生物，如蚯蚓、章鱼以及水母等。

来自北卡罗来纳州立大学和伊隆大学的研究人员开发出一种技术，可以远程控制软体机器人的移动，还可以将其限定到特定位置，将其设置成新的形状，这项技术主要依赖于光场和磁场的作用，研究人员使用嵌入磁铁微粒的聚合物制成的软体机器人，正常情况下，材料相对较硬并保持一定形状，当研究人员使用发光二极管(LED)的光来加热材料时，聚合物就会变得柔软，一旦柔软，就可以通过施加磁场来远程控制机器人的形状，在形成所需形状后，可以移除LED灯，使机器人恢复其原始刚度，而形状还是保持所需的形状，通过再次照射光并去除磁场，软体机器人就会恢复原状，当然也可以再次照射光并操纵磁场来移动机器人或使它们呈现新的形状，在实验过程中，研究人员证明了软体机器人可以用来形成“抓取器”来提升和运输物体，软机器人还可以用作悬臂，或者折叠成具有向不同方向弯曲的花瓣形状，研究人员介绍，该项技术不仅限于开关式控制，最重要的是可以通过控制照射光而使机器人移动到任何位置及保持任何形状，目前市场上的软体机器人存在控制方式较为复杂，传统控制方式需要把信号对准在不同位置，实现不同的运动方向控制，使得调控较为复杂，同时传统的软体机器人需要进行接触式控制与驱动，导致使用场合较为单一，导致使用效果一般，为此，提出一种光控磁驱软体机器人来解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种光控磁驱软体机器人，具备控制方式较为简单、适用场合较多以及机器人移动方向多样的优点，以解决传统机器人存在使用效果一般的问题。

为实现控制方式较为简单、适用场合较多以及机器人移动方向多样的目的，本发明提供如下技术方案：一种光控磁驱软体机器人，包括底座、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂、水凝胶层、磁流变液层以及光热转换试剂层，所述底座上表面的一侧从前往后依次设置有第一机械臂以及第二机械臂，所述底座上表面的另一侧从前往后依次设置有第三机械臂以及第四机械臂，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂分别粘接设置在底座的上表面；

所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂均由水凝胶层、磁流变液层以及光热转换试剂层三层构成，所述水凝胶层、磁流变液层以及光热转换试剂层是由下往上分布设置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光热转换试剂层位于第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂的顶层，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂顶层的光热转换试剂层的尺寸均相同，但材料不相同。

作为本发明的一种优选技术方案，所述磁流变液层位于第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂的中部，且第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂中部的光热转换试剂层尺寸以及材料均相同。