一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人及其驱动方法

本发明涉及软体机器人，具体的说是一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人及其驱动方法。

背景技术：

1、软体机器人通过以软材料为基体，配以各种驱动方式实现基体的特定变形，从而实现移动、摆动、抓取等动作，小尺度软体机器人作为机器人领域的重要分支，在生物医院，环境保护、灾难救援场景中具有重要意义，现有技术中，存在诸多小尺度的软体机器人，大多数软体机器人的驱动方式较为单一，例如，中国专利cn117182872a公开了一种软体机器人，包括磁性软体可变形结构以及在其表面形成的温度响应涂层，温度响应涂层通过光热转换带动磁性软体可变形结构聚拢形成立体笼状形态或者展开形成平面十字状态；首先，将需要输送的物质放置在磁性软体可变形结构中并使其立体笼状，通过匀强磁场不断变化产生大小恒定的旋转磁场以驱动该机器人的连续滚动，当机器人达到设定位置，对其进行近红外光照射，使其展开形成平面十字状态，则为了实现机器人的转动，则需要对其施加旋转磁场。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人及其驱动方法，通过周期性切断和施加磁场，实现软体机器人的滚动，操作简单。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，包括两条相对设置的软弹性基体，每个软弹性基体的中心位置具有弯折区，弯折区将软弹性基体均匀分成两个磁化单元，磁化单元以垂直于其中心位置的垂直面为界分成两个磁化区，每个磁化区均匀分布有磁性颗粒；两个软弹性基体的两端均通过液晶弹性体连接围成封闭结构，液晶弹性体受热或者光照弯折90°，以带动与其连接的两个磁化单元偏转并使弯折区弯折，直至弯折区两侧的磁化单元呈90°。

3、作为上述一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的一种优化方案：所述软弹性基体的中心位置开设有凹槽，使该中心位置形成弯折区。

4、作为上述一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的另一种优化方案：所述软弹性基体的端部设置有连接部，所述液晶弹性体弯折形成一端开口的安装空间，连接部伸入安装空间内且与其内侧壁相连接。

5、作为上述一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的另一种优化方案：所述连接部通过胶粘或热粘接与安装空间内侧壁相连接。

6、作为上述一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的另一种优化方案：所述连接部与磁化区的长度比为1:5-8。

7、作为上述一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的另一种优化方案：两条软弹性基体平行时，连接部两侧的两个磁化单元磁化方向相同，弯折区两侧的两个磁化单元磁化方向相反。

8、作为上述一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的另一种优化方案：所述软弹性基体与磁性颗粒的质量比为1:0.1-0.5。

9、作为上述一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的另一种优化方案：所述弯折区与磁化区的长度比为1:10-15。

10、一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的驱动方法，用于驱动上述的磁热驱动软体机器人，将磁热驱动软体机器人置于同向磁场中，每个与磁场方向垂直的磁化单元中两个磁化区磁化方向相反，周期性切断和施加磁场，使磁热驱动软体机器人以某个角为支点沿垂直磁场方向滚动。

11、作为上述一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的驱动方法一种优化方案：切断和施加磁场的周期为0.2-1s。

12、与现有技术相比，本发明有如下有益效果：

13、本发明提供了一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，改变温度使液晶弹性体变形进而带动软弹性基体变形，进而使弯折区弯折，最终，液晶弹性体和软弹性基体形成正方形，即形成方形软体机器人；将方形软体机器人置于同向磁场中，每个与磁场方向垂直的磁化单元中两个磁化区磁化方向相反，周期性切断和施加磁场，施加磁场时方形软体机器人受到一个顺时针或者逆时针的转矩，使方形软体机器人以某个角为质点沿垂直磁场方向滚动，当方形软体机器人顺时针或者逆时针滚动45°后切断磁场，方形软体机器人因惯性继续滚动，进而实现连续滚动，适用范围广以及驱动简单，能够适应复杂的外部环境，同时，可在狭窄空间内进行工作。

技术特征：

1.一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，其特征在于：包括两条相对设置的软弹性基体(1)，每个软弹性基体(1)的中心位置具有弯折区(101)，弯折区(101)将软弹性基体(1)均匀分成两个磁化单元(103)，磁化单元(103)以垂直于其中心位置的垂直面为界分成两个磁化区，每个磁化区均匀分布有磁性颗粒；两个软弹性基体(1)的两端均通过液晶弹性体(2)连接围成封闭结构，液晶弹性体(2)受热或者光照弯折90°，以带动与其连接的两个磁化单元(103)偏转并使弯折区(101)弯折，直至弯折区(101)两侧的磁化单元(103)呈90°。

2.如权利要求1所述的一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，其特征在于：所述软弹性基体(1)的中心位置开设有凹槽，使该中心位置形成弯折区(101)。

3.如权利要求1所述的一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，其特征在于：所述软弹性基体(1)的端部设置有连接部(102)，所述液晶弹性体(2)弯折形成一端开口的安装空间，连接部(102)伸入安装空间内且与其内侧壁相连接。

4.如权利要求3所述的一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，其特征在于：所述连接部(102)通过胶粘或热粘接与安装空间内侧壁相连接。

5.如权利要求3所述的一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，其特征在于：所述连接部(102)与磁化区的长度比为1:5-8。

6.如权利要求3所述的一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，其特征在于：两条软弹性基体(1)平行时，连接部(102)两侧的两个磁化单元(103)磁化方向相同，弯折区(101)两侧的两个磁化单元(103)磁化方向相反。

7.如权利要求1所述的一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，其特征在于：所述软弹性基体(1)与磁性颗粒的质量比为1:0.1-0.5。

8.如权利要求1所述的一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人，其特征在于：所述弯折区(101)与磁化区的长度比为1:10-15。

9.一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的驱动方法，用于驱动权利要求1-8任一项所述的磁热驱动软体机器人，其特征在于：将磁热驱动软体机器人置于同向磁场中，每个与磁场方向垂直的磁化单元(103)中两个磁化区磁化方向相反，周期性切断和施加磁场，使磁热驱动软体机器人以某个角为支点沿垂直磁场方向滚动。

10.如权利要求9所述的一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人的驱动方法，其特征在于：切断和施加磁场的周期为0.2-1s。

技术总结一种基于液晶弹性体的磁热驱动软体机器人及其驱动方法，包括两条相对设置的软弹性基体，每个软弹性基体的中心位置具有弯折区，弯折区将软弹性基体均匀分成两个磁化单元，每个磁化单元以垂直于其中心位置的垂直面为界分成两个磁化区，每个磁化区均匀分布有磁性颗粒；两个软弹性基体的两端均通过液晶弹性体连接围成封闭结构，液晶弹性体受热或者光照弯折90°，以带动与其连接的两个磁化单元偏转并使弯折区弯折，直至弯折区两侧的磁化单元呈90°，本发明通过周期性切断和施加磁场，实现软体机器人的滚动，操作简单。技术研发人员：关炎芳,杨林,万振帅,岳龙旺,颜丙生,徐梦媛,韩俊豪,李昊翰,李想,李松,陈海永受保护的技术使用者：河南工业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10