[发明专利]一种仿袋鼠跳跃的电磁驱动软体机器人

说明书

本发明提供了一种仿袋鼠跳跃的电磁驱动软体机器人，包括机身和功能模块，功能模块设置在机身上，功能模块包括电源模块和控制模块；机身包括柔性外壳和形变驱动装置，形变驱动装置设置在柔性外壳内并驱动柔性外壳发生形变，形变驱动装置由电源模块供电，并由控制模块控制动作。本发明将线圈和磁铁分别视作袋鼠的身体和脚部，通过对线圈施加交变电流，可以模仿袋鼠的跳跃运动，以提高机器人的运动速度和负载能力。

技术领域

本发明涉及软体机器人和仿生机器人领域，尤其涉及一种仿袋鼠跳跃的电磁驱动软体机器人。

背景技术

软体机器人因材料本身的柔韧性而具有无限自由度、连续变形等特点，可实现任意结构的变形和复杂运动，克服了传统刚性机器人的不足，进而根据相应设计可满足资源勘查、灾难救援和医疗卫生等领域的应用要求。软体机器人驱动方式中，电磁驱动具有响应速度快、驱动电压低、可设计性强等优点，相较于其他驱动方式有着更多的优势。但是，现有的申请号为CN201810038601.X和CN201910802369.7的专利，以及爱丁堡大学研制的线圈和磁铁集成式的电磁驱动软体机器人由于结构的能量利用率较低，难以实现大负载和高速运动。

袋鼠是自然界中奔跑速度最快的动物之一，其可以实现快速运动的原因在于，跳跃过程中袋鼠身体和脚步构成了一组二维耦合谐振子，发达的肌肉可以将能量快速存储和释放，进而极大的提高了能量利用率。目前基于袋鼠的跳跃运动机制发展出了大量的刚性机器人，以用于各种领域，但目前并没有将袋鼠仿生利用于软体机器人中，存在技术空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种仿袋鼠跳跃的电磁驱动软体机器人，将线圈和磁铁分别视作袋鼠的身体和脚部，通过对线圈施加交变电流，可以模仿袋鼠的跳跃运动，以提高机器人的运动速度和负载能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种仿袋鼠跳跃的电磁驱动软体机器人，包括机身和功能模块，所述的功能模块设置在机身上，功能模块包括电源模块和控制模块；所述的机身包括柔性外壳和形变驱动装置，所述的形变驱动装置设置在柔性外壳内并驱动柔性外壳发生形变，所述的形变驱动装置由电源模块供电、并由控制模块控制动作。

在上述方案中，通过控制模块控制电源模块为形变驱动装置供电驱动，使得形变驱动装置带动柔性外壳发生形变，实现机器人的运动。

进一步的，为了实现机器人的转向，所述的电磁驱动软体机器人包括至少两组并行连接的机身。通过控制不同机身的弹性形变，可以控制所述机器人的转向。

进一步的，为了实现机器人的跳跃和前进，模仿袋鼠跳跃过程，所述的形变驱动装置包括成组设置的磁铁和线圈，每组磁铁与线圈位置相对并呈错位排布。

优选的，每组磁铁磁极化方向为垂直方向。

优选的，所述的柔性外壳为环形结构。

优选的，所述的形变驱动装置的分布在环形结构内壁或外壁上。

进一步的，为了便于功能模块与外壳的连接，所述的功能模块与外壳之间通过连接件连接固定，所述地连接件为刚性的薄片结构。

进一步的，所述的功能模块还包括无线信号收发模块，所述无线信号收发模块与控制模块信号相连。

进一步的，所述的电源模块在控制模块控制下为线圈加载交变电流，并通过控制模块控制交流电的频率，通过改变驱动信号的频率，可以实现机器人的正反向运动控制。

进一步的，所述功能模块还包括传感模块，所述的传感模块为传感元件或摄像头。