[发明专利]一种磁致伸缩蛇形移动运输器及其运输方法

说明书

技术领域

本发明属于运输器械技术领域，特别涉及一种磁致伸缩蛇形移动运输器及其运输方法。

背景技术

随着人类社会的发展，如今机器人扩展到许多应用领域，用以取代或协助人类工作，完成许多人类无法完成的任务或者高危任务。目前机器人研究主要向着机器人智能化、简易化、一体化以及微型化方向发展。在当代工业中，微型机器人主要应用于两个领域，即检查工业管道和人体内视医学。在每一种情况下，机器人的任务是不同的：工业管道机器人用于检查管道、管道系统或核发电机的漏水、裂缝；通过医学微型机器人在人体器官管道以及血管内运动，对病变位置进行检测，对癌肿瘤靶向送药，靶向治疗，执行生物导弹的功能。

现代技术很多都是基于智能材料设计驱动器，这些智能材料新技术有压电材料、磁致伸缩材料。磁致伸缩是铁磁物质的一种属性，在外交变磁场作用下，引起磁致伸缩材料的线度和体积的变化。利用这种属性可把磁能转换成机械能，用来做超声发生器，传动器和传感器等，所以采用磁致伸缩原理设计的运输车屡见不鲜。专利CN 101148194 A提供的“ 双尾超磁仿生机器鱼”以及专利CN 202691444 U提供的“ 半闭合振动式微型管道机器人”，它们都引用了磁致伸缩原理，但是结构比较复杂。

发明内容

为了简化运输器的结构，利用磁致伸缩材料和非磁致伸缩材料的物理特性和结构特性，采用无线、无源、非传统机械传动的方式在微管内进行运输传送，本发明提供一种磁致伸缩蛇形移动运输器及运输方法。

本发明通过一下技术方案予以实现。

一种磁致伸缩蛇形移动运输器，包括基体和涂覆层，其特征是：基体为薄带状磁致伸缩材料层，基体单面覆盖有非磁致伸缩材料制成的涂覆层，涂覆层沿基体长度方向划分为A′部分与B′部分，A′部分与B′部分截面抗弯模量不同，A′部分与B′部分对应于基体上划分为A部分与B部分，A部分与A′部分组成驱动Ⅰ部，B部分与B′部分组成驱动Ⅱ部；

A′部分涂覆于A部分上，在交变磁场作用下，A′部分限制了A部分的伸长或者收缩运动，引起驱动Ⅰ部发生伸缩和翘曲复合运动；

B′部分涂覆于B部分上，在交变磁场作用下，B′部分限制了B部分的伸长或者收缩运动，引起驱动Ⅱ部发生伸缩和翘曲复合运动；

驱动Ⅰ部与驱动Ⅱ部的截面抗弯模量不同，从而伸缩和翘曲复合运动不同，使驱动Ⅰ部与驱动Ⅱ部与接触面之间发生的碰撞和摩擦也不同,运动效果的叠加使运输器在接触面产生位移。

所述的基体和本体采用的材料为磁致伸缩材料，其磁致伸缩系数大于20ppm(10^-6)，所述的涂覆层采用的材料可以为铜、铝等非磁致伸缩材料。

所述的磁致伸缩蛇形移动运输器为微型磁致伸缩蛇形移动运输器，其基体长度0.1~5mm，厚度为10~500µm，涂覆层厚度为5~100µm。

所述的磁致伸缩蛇形移动运输器为宏观工业用磁致伸缩蛇形移动运输器，其基体长度5~500mm，厚度为0.5~20mm，涂覆层厚度为0.1~20mm。

所述磁致伸缩蛇形移动运输器用于管道内物品输送。

一种磁致伸缩蛇形移动运输器的运输方法，其特征是运输过程包括下述步骤：

1）、垂直于基体表面设置一组亥姆霍兹线圈，基体长度方向与亥姆霍兹线圈产生的轴向磁场平行；

2）、对于微型磁致伸缩蛇形移动运输器，提供水平方向不大于200奥斯特磁场强度的稳恒磁场；亥姆霍兹线圈的外圈连接交流电源，提供水平方向不大于5奥斯特磁场强度的交变磁场；对于工业磁致伸缩蛇形移动运输器，提供水平方向不小于300奥斯特磁场强度的稳恒磁场；亥姆霍兹线圈的外圈连接交流电源，提供水平方向不小于10奥斯特磁场强度的交变磁场；调节直流电流大小和交流电流频率，随着亥姆霍兹线圈振幅和频率变化，驱动Ⅰ部与驱动Ⅱ部在磁场的作用下发生非对称伸缩和翘曲复合运动，运输器上驱动Ⅰ部、驱动Ⅱ部与接触面之间发生碰撞和摩擦 , 产生推动力而发生定向运动，将携带物品运送到预定位置；

3）、调节亥姆霍兹线圈电流频率，运输器反向运动，运输器退回初始位置。