[发明专利]磁动式机械脊椎

说明书

本磁动式机械脊椎。包括椎节、磁铁、控制芯片、“V”形弹簧、外套壳等。所述外套壳包覆在形体支架的外壁上，形体支架的插头插在椎节上的插孔中，椎节上椎凸的外端固定着电磁铁，电磁铁的导线连接控制器，多个椎节顺次连接成一条脊椎，相邻两个椎节的椎凸间有“V”形弹簧，控制器固定在骨架上。通过控制芯片对电磁铁电流有无、方向、大小的控制，来控制电磁铁磁场的有无、方向和大小，使磁铁相互吸引（排斥），缩小（扩大）磁铁间的距离，拉动（推动）椎节旋转（距离的改变），实现脊椎的“弯曲、扭转、伸缩”。通过“V”形弹簧与磁力之间的力矩平衡来控制动作的程度和到达的位置。通过“弯曲、扭转、伸缩”的多样组合实现千变万化的运动形式。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种可以任意弯曲、扭转、伸缩的机械脊椎。

背景技术

现有机器人，在身体的弯曲、扭转、伸缩等方面存在很大的局限性。诸如不能从身体的任意部位进行弯曲、扭转；不能实现任意一个角度的弯曲；弯曲、扭转、伸缩运动相结合单调、死板、不自然等。影响机器人工作和性能的发挥。

本发明能够很好的解决以上不足。可以任意的弯曲、扭转或伸缩，形成多种不同的、各种各样动作形式，诸如弯曲、卷曲、伸缩、摆动、摇动、波动、扭转、蠕动、爬行等等单一性的运动；而且可以将各种单一运动形式相结合，完成千变万化的运动形式。不仅操作十分简便，而且灵活性也大大提高。

应用前景极其广泛，尤其是用于仿生动、植物的制作上。可应用于：人和各种脊椎动物（包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类等等）的脊椎（颈椎、腰椎、尾椎）等的各种动作；环节动物的运动，节肢动物的运动，软体动物的运动，各种虫类的爬行等等的动作；各种植物的摆动、晃动、摇动；各种藤萝的缠绕等等。以及应用于各种弯曲的管道、洞穴中的作业；各种可随意弯曲、扭转的机械臂等等。既可以作为整体独立的应用，也可以作为多种机械结构的组成部分使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更加灵活的、可自由弯曲、扭转、伸缩的磁动式机械脊椎。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：主体结构上由椎节、磁铁、“V”形弹簧、控制器、导线、外套壳、附属元件等组成。机械脊椎的轴心是由多个椎节顺次连接而成的一个脊椎状结构。每个椎节侧面的周围由多个柱状凸起（椎凸）牢固的固定在椎节上，每个椎凸的外端都有磁铁固定在椎凸上；相邻的两个椎节的椎凸之间都有“V”形弹簧连接、支撑。磁铁排成列。电磁铁的导线连接到控制器上，电磁铁上电流的有无、大小、方向受控制器控制。每个椎节上的两个椎凸之间都有连接附属结构的插孔。附属结构包括身体骨架、形体支架和外接肢体或设备，外套壳等。外套壳套在形体支架的外面。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本机械脊椎，主要通过控制器控制电磁铁电流的有无、大小和方向，来控制电磁铁磁场的有无、大小和方向。通过相邻两个椎节上的磁铁的相互吸引或排斥，改变磁铁间的相对距离，使椎节发生旋转，实现脊椎的弯曲和扭转。灵敏、灵活、方便；简单易操作、易控制。改变了以往机器人在身体弯曲、扭转、伸缩诸方面死板、不灵活等的不足。

附图说明

图1为本发明的基本结构模型的立体图；

图2为本发明的基本结构模型的剖面图；

图3为本发明的椎节的形式及结构示意图；

图4为本发明电磁铁、永磁铁、“V”形弹簧、骨架结构形式示意图；

图5为本发明附属设备举例示意图；

图6为本发明的椎节与磁铁组合方式与电磁铁工作原理示意图；

图7为本发明由电磁铁椎节组合的脊椎结构形式和工作原理示意图；

图8为本发明由电磁铁椎节与永磁铁椎节组合的脊椎结构形式和工作原理示意图；