[发明专利]一种基于液态金属的半柔性机器人

摘要

本发明公开了一种基于液态金属的半柔性机器人及应用；半柔性机器人包括：机器人躯干，躯干内安装的储能装置，连接在躯干上的多自由度运动的手臂执行机构，连接在手臂执行机构末端上的手形执行机构，分布于机器人内部的液态金属柔性电路；通过对液态金属材料的应用，实现了人形机器人结构多样，刚柔结合的特点；相比于传统机器人的刚性连杆设计，基于液态金属的仿人机器人适应的应用场景更多样，可靠性与耐损伤性能也有所提高，这也为未来可以自由变形的液态金属机器人的研发提供了基础。

主权项

1.一种基于液态金属的半柔性机器人，包括机器人躯干以及与其连接的执行机构，其特征在于，机器人躯干(1)内置有储能装置(3)，储能装置(3)通过柔性电路(6)与执行机构相连接；所述的柔性电路(6)包括微控制芯片(6b)和封装有液态金属的柔性导线(6a)，液态金属作为动力电流和/或电子信号传递的传导通道，柔性导线允许一定范围内弯曲或变形；所述的柔性导线是外部为绝缘的柔性材料，内部封装有液态金属材料；所述的液态金属材料为常温下处于液体状态的金属；所述的执行机构包括与机器人躯干相连接的手臂执行机构(4)，在手臂执行机构(4)的末端连接有手形执行机构(5)；所述的手臂执行机构(4)为能够多自由度运动的机器人手臂；所述的手形执行机构(5)包括能够变形的手形机构和基于液体金属的触发变形机构，液态金属作为机器人可变形执行机构的变形诱发介质或传导介质；所述的触发变形机构是引起液体金属的质量分布变化、形状分布变化、电致变形和/或液压变化的机构；触发变形机构触发液体金属改变状态带动手形机构变形；所述的柔性导线采用以下封装方式之一或其结合进行封装：封装方式a：在柔性基底上喷涂或涂抹打印液态金属材料，对液态金属材料不封装或用柔性材料涂覆封装；封装方式b：在柔性微管道内封装入液态金属；所述的手臂执行机构(4)的关节节点采用电机或液压驱动的结构，或者采用电致变形材料，配合对应的机械结构产生多自由度运动；所述的储能装置(3)为液态金属燃料电池，液态金属燃料电池包括相隔绝的氧化舱和氢气反应舱，氢气反应舱内设有浸没在酸性、碱性或中性的电解质溶液(3c)中的液态金属材料(3a)与铝(3b)，两者反应生成的氢气(3d)通过连接孔与反应舱(3e)的还原端相连通；氧化舱内存储有氧化剂(3f)，氧化剂(3f)通过连接孔与反应舱的氧化端相连通；氢气(3d)与氧化剂(3f)在反应舱(3e)内通过氧化还原反应产生电能。