[发明专利]一种磁场驱动的轮式折纸机器人

说明书

本发明公开了一种磁场驱动的轮式折纸机器人，包括：机器人本体，机器人本体根据成型机器人形状设置多处折痕，折痕处设有热收缩模块，通过受热收缩拉动机器人本体的折痕位置，实现机器人本体的折叠变形；机器人本体上设有多个活动滚轮，活动滚轮上设有一对永磁体，两个永磁体以活动滚轮转轴为中心对称布置；对应于活动滚轮的安装位置，机器人本体上设有多对线圈；成对的线圈磁极相同；与永磁体位置最近的一对线圈通电用于与永磁体产生相互排斥力，与该对线圈相邻的一对线圈通电用于与永磁体产生相互吸引力或排斥力，以驱动活动滚轮正向或反向转动，并通过部分活动滚轮的转动实现机器人的转向。该机器人具有自动成型、成型自锁和无缆驱动运动的功能。

技术领域

本发明属于折纸机器人领域，特别是一种磁场驱动的轮式折纸机器人。

背景技术

折纸技术一门新兴学科，涉及数学、力学、材料、机械、生物、医药等多个学科的交汇领域，是古老的民间艺术与现代科学的有机结合。近年来，折纸技术被用到机器人的设计中，在保留机器人自动作业等优势的基础上加入折纸的折叠特性，设计制作出了各式各样的折纸机器人，增加了其对环境的适应性，折纸机器人是通过折叠实现形态和功能的自动化机器。它通过设计材料折痕的几何实现所需的功能，从而将材料与机器紧密地结合起来。此外，用于制造折纸机器人的纸张或其他可折叠薄片材料在显著减少机器人重量和降低材料成本的同时也有利于环境保护。这些特性使得折纸机器人在医疗、探索、搜救等方面都有着广阔的应用前景，对其发展现状的分析将有助于更好地理解折纸机器人发展面临的问题，并更准确地把握其未来发展的方向。

Miyashita S,Guitron S P,Ludersdorfer M,et al.An Untethered MiniatureOrigami Robot that Self-folds,Walks,Swims,and Degrades[C]//IEEE InternationalConference on RoboticsAutomation.IEEE,2015.研制了一种微型可折叠机器人，它由一个展开面积为1.7cm²的聚苯乙烯层组成折纸机器人的本体，折纸结构作为其身体骨架，通过安置在机器人薄片上的永磁体在外磁场远程控制下完成变形和运动。机器人可以执行包括搬运、爬坡、游泳等不同任务，且能在特定溶液中实现溶化自毁。这种折纸机器人设计了新颖的机器人成型方法并且利用外部交变磁场力在某一固定区域的作用，使平面成型后的机器人能完成各种复杂的运动；它的局限性在于驱动机器人运动的范围总是受制于外部驱动装置的大小。

CN104369181A公开了一种利用电场驱动的自成形柔性机器人，折叠关节部位通过记忆合金丝在温度场下作用，实现机器人的变形功能；通过电场激发，驱动模块上的相对的两块镀铜薄膜产生相排斥的静电力，相对的镀铜薄膜吸引，使得关节折叠弯曲，然后通过电荷消失下关节弹性恢复力，变成机器人前进的推进力。这一技术对机器人自折叠成型与无缆线驱动提出了一种切实可行的方法，摆脱了机器人对电机驱动和机械传动的依赖，能够实现机器人的前进运动，且活动范围不受限制；它的局限性在于无法实现精确成型、电场驱动需要很高的电压值不利于实际制作，且机器人的运动速度低、无法实现除前进运动外其他平面运动的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁场驱动的轮式折纸机器人，以实现空间占地容积可降低90％以上、可精确成型且成型后能自锁、无线揽电场控制磁场驱动的轮式折纸机器人，且机器人要具有一定的运动速度、可以实现任意平面的运动。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种磁场驱动的轮式折纸机器人，包括：机器人本体，为平板结构，机器人本体根据机器人形状设置多处折痕，所述折痕处设有热收缩模块，通过受热收缩拉动机器人本体的折痕位置，实现机器人本体的折叠变形；