專利名稱：一種磁流變智能皮膚的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種機器人皮膚，具體涉及一種磁流變智能皮膚。
背景技術：
我們知道機器人的手是用于抓取不同物體的，因此，對機器人的手部皮膚應當具有可調整的摩擦力，以適應其抓取不同物體的要求，但現有的機器人皮膚通常采用多種材料和多層結構制成，如中國專利申請號為201010609734. I的“一種機器人皮膚”，盡管這類機器人皮膚用于機器人的身體部分還是比較有效的，若用于機器人的手部則因其摩擦力 不可調整而難以適應抓取不同物體的要求。
發明內容
為了克服現有機器人皮膚用于機器人的手部的不足，本發明提出了一種磁流變智能皮膚。本發明的技術方案如下一種磁流變智能皮膚，其包括工作單元和平墊，其中工作單元由圓筒、底板、孔板、球殼、彈性膜以及勵磁線圈或電磁鐵構成，球殼固定在圓筒的上端，底板固定在圓筒的下端，彈性膜固定在圓筒內的中下部，孔板固定在球殼與彈性膜之間的圓筒內，勵磁線圈或電磁鐵固定在圓筒的外圓周上，圓筒、底板、彈性膜和球殼由高分子彈性材料構成，孔板由不導磁材料構成，在圓筒內的彈性膜與底板之間的空腔內充有一定壓力的氣體，在圓筒內的球殼與彈性膜之間的空間內充滿了磁流變液；所述平墊由高分子彈性材料構成，在平墊的一個平面上分布有多個平底盲孔，平墊的厚度大于圓筒的長度，多個工作單元被固定在平墊的多個平底盲孔內，在孔板的中部至少有一個通孔。本發明的功能是這樣實現的在工作單元的圓筒內固定有一個孔板時，圓筒內的磁流變液被孔板分隔成上、下兩部分，當圓筒外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵沒有通入電流(或通入較小的電流)，通過圓筒內磁流變液的電磁場強度為零(或電磁場強度較低)，此時圓筒內的磁流變液為液態(或粘度較低)，液態(或粘度較低)的磁流變液可順利通過孔板中部的通孔在圓筒內的上、下流動，當圓筒外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵通入電流后，使圓筒內磁流變液的電磁場強度較大時，在該電磁場的作用下使圓筒內的磁流變液的粘度較大而呈半固化狀態，使孔板兩端的磁流變液因孔板的分隔而不能上、下流動，使圓筒內“固化”后的磁流變液在孔板的兩端各自保持著當前的狀態。當多個工作單元固定在平墊的多個平底盲孔內并形成了磁流變智能皮膚后，在磁流變智能皮膚的表面就形成了多個球狀凸起，將磁流變智能皮膚固定在機器人手部的表面后，當機器手上磁流變智能皮膚的各工作單元的圓筒外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵沒有通入電流時，各工作單元的圓筒內的磁流變液呈液態，此時機器手開始抓拿物體，被抓物體的外形與磁流變智能皮膚上的球狀凸起就會發生接觸，并壓迫磁流變智能皮膚上的球狀凸起，球狀凸起內液態的磁流變液在受到所拿物體外形的擠壓后，將使磁流變智能皮膚上各工作單元圓筒內液態的磁流變液從球狀凸起流入到圓筒內，并通過圓筒內孔板上的通孔從孔板的上端流到的孔板的下端，使圓筒中部的彈性膜被推向圓筒的底部，使彈性膜與底板之間的空腔被壓縮變小，因機器手所拿物體外形的不同，使磁流變智能皮膚表面上的多個球狀凸起受壓后的變形程度不同，當機器手拿住物體后，對磁流變智能皮膚上的各工作單元的圓筒外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵通入電流，使各圓筒外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵產生電磁場，在該電磁場的作用下各工作單元的圓筒內的磁流變液因粘度變高而“固化”，圓筒內被“固化”的磁流變液因受到孔板的阻隔而不能在圓筒內上、下流動，使圓筒內磁流變液在孔板的兩端保持著被擠壓時的狀態不變，使磁流變智能皮膚表面的球狀凸起保持著與機器手所抓物體的外形(也就是將物體“卡”在了機器手的多個球狀凸起之間)從而避免了物體的滑落；通過調整進入磁流變智能皮膚內各工作單元圓筒外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵的電流大小，即可調整各圓筒內的磁流變液的粘度大小，使磁流變智能皮膚的摩擦力的大小得到調整，使機器手抓握不同物體時所要求的不同的摩擦力得到了滿足。 當機器手放下物體后，關斷進入磁流變智能皮膚內各工作單元圓筒外圓周上勵磁線圈或電磁鐵的電流，使通過各圓筒內的磁流變液的電磁場強度為零，使磁流變智能皮膚的各工作單元內被“固化”的磁流變液的粘度從半固態迅速變為液態，此時，在各工作單元的圓筒中部的彈性膜迅速復原的擠壓下，使各圓筒內液態的磁流變液通過環形板上的圓孔從環形板的下端流回到的環形板的上端，使磁流變智能皮膚的表面的球狀凸起恢復到原始狀態，為機器手的下次抓拿物體作好準備。與現有的機器人皮膚相比，本發明的磁流變智能皮膚因其摩擦力可自由調節而更加適用于機器人的手部。
圖I是本發明的一種結構示意圖。圖2是工作單元的一種結構示意圖。圖3是圖2的剖視圖。圖4是平墊的一種結構示意圖。圖5是本發明工作單元在工作時的一種示意圖。圖6是本發明磁流變智能皮膚固定在機器手指上的一種示意圖。圖7是固定了磁流變智能皮膚的機器手指準備抓住一個雞蛋的一種示意圖。圖8是固定了磁流變智能皮膚的機器手指拿住雞蛋時的一種示意圖。圖9是圖8的剖視圖。
具體實施例方式以下結合附圖詳細說明本發明的結構
參見圖I至圖4，此為本發明的一種具體結構，一種磁流變智能皮膚16，其包括工作單元9、平墊11，其中工作單元9由圓筒5、底板8、孔板4、球殼I、彈性膜6以及勵磁線圈或電磁鐵3構成，球殼I固定在圓筒5的上端，底板8固定在圓筒5的下端，彈性膜6固定在圓筒5內的中下部，孔板4固定在球殼I與彈性膜6之間的圓筒5內，勵磁線圈或電磁鐵3固定在圓筒5的外圓周上，圓筒5、底板8、彈性膜6和球殼I由高分子彈性材料構成，孔板4由不導磁材料構成，在圓筒5內的彈性膜6與底板8之間的空腔7內充有一定壓力的氣體，在圓筒5內的球殼I與彈性膜6之間的空間內充滿了磁流變液2 ;平墊11由高分子彈性材料構成，在平墊11的一個平面上分布有多個平底盲孔12，平墊11的厚度大于圓筒5的長度，多個工作單元9被固定在平墊的多個平底盲孔12內，在孔板4的中部有至少有一個通孔18。下面結合附圖5對本發明的一種磁流變智能皮膚的工作狀態進行描述將工作單元9的圓筒5外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵3與控制電源10相連接，在工作單元9的圓筒5內固定有一個孔板4時，圓筒5內的磁流變液2被孔板4分隔成上、下兩部分，當控制電源10沒有向圓筒5外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵3輸出電流時，通過圓筒5內磁流變液2的電磁場強度為零，此時圓筒5內的磁流變液2為液態，因此，當物體20擠壓工作單元9的球殼I時，球殼I內液態的磁流變液2通過圓筒5中部的孔板4上的通孔18從圓筒5的上部流到圓筒5的下部并使圓筒5中部的彈性膜6被推向圓筒5的底部，使彈性膜6與底板8之間的空腔7被壓縮變小，此時，若控制電源10向圓筒5外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵3輸出電流后，使圓筒5內通過磁流變液2的電磁場強度較大時，在該電磁場的作用下使圓筒5內的磁流變液2的粘度較大而呈半固化狀態，使孔板4上、下兩端的磁流變液2因孔板4 的分隔而不能上、下流動了，使圓筒5內“固化”后的磁流變液2在孔板4的上、下兩端各自保持著當前的狀態。現在結合圖6、圖7、圖8和圖9對本發明的一種磁流變智能皮膚的應用作進一步描述
參見圖6，將磁流變智能皮膚16固定在機器手14的各手指表面，控制電源10與機器手14的各手指表面的磁流變智能皮膚16的所有工作單元9上的勵磁線圈或電磁鐵3連接；參見圖7，將一個雞蛋15置于機器手14的各手指之間；參見圖8和圖9，當機器手14的各手指閉合時，使機器手14各手指上的磁流變智能皮膚16上的球狀凸起與雞蛋15發生接觸，在雞蛋15外形的擠壓下使機器手14手指上的磁流變智能皮膚16上的球狀凸起受到了不同程度的擠壓變形，這樣，受到擠壓的各工作單元9的圓筒5內液態的磁流變液2從球狀凸起流入到圓筒5內并通過圓筒5內孔板4上的通孔18從孔板4的上端流到的孔板4的下端，使圓筒5中下部的彈性膜6被推向圓筒5的底部，使彈性膜6與底板8之間的空腔7被壓縮變小，此時，打開控制電源10向磁流變智能皮膚16上的所有工作單元9上的勵磁線圈或電磁鐵3送入電流，使各工作單元9圓筒5外圓周上的勵磁線圈或電磁鐵3產生電磁場，在該電磁場的作用下各工作單元9的圓筒5內的磁流變液2因粘度變高而“固化”，圓筒5內被“固化”的磁流變液2因受到孔板4的阻隔而不能在圓筒5內上、下流動，使圓筒5內的磁流變液2在孔板4的兩端保持著被擠壓時的狀態不變，使磁流變智能皮膚16表面的球狀凸起保持著與所抓雞蛋15時的外形(也就是雞蛋15被“卡”在了機器手14各手指的多個球狀凸起之間)從而避免了雞蛋15的滑落，這就使機器手14抓住了雞蛋15。
權利要求
1.一種磁流變智能皮膚，其包括工作單元和平墊，其特征在于所述工作單元由圓筒、底板、孔板、球殼、彈性膜以及勵磁線圈或電磁鐵構成，球殼固定在圓筒的上端，底板固定在圓筒的下端，彈性膜固定在圓筒內的中下部，孔板固定在球殼與彈性膜之間的圓筒內，勵磁線圈或電磁鐵固定在圓筒的外圓周上，圓筒、底板、彈性膜和球殼由高分子彈性材料構成，孔板由不導磁材料構成，在圓筒內的彈性膜與底板之間的空腔內充有一定壓力的氣體，在圓筒內的球殼與彈性膜之間的空間內充滿了磁流變液；所述平墊由高分子彈性材料構成，在平墊的一個平面上分布有多個平底盲孔，平墊的厚度大于圓筒的長度，多個工作單元被固定在平墊的多個平底盲孔內。
2.如權利要求I所述的一種磁流變智能皮膚，其特征在于所述孔板的中部至少有一個通孔。
全文摘要
本發明公開了一種磁流變智能皮膚，其包括工作單元和平墊，其中的工作單元由圓筒、底板、孔板、球殼、彈性膜以及勵磁線圈或電磁鐵構成，球殼固定在圓筒的上端，底板固定在圓筒的下端，彈性膜固定在圓筒內的中下部，孔板固定在球殼與彈性膜之間的圓筒內，勵磁線圈或電磁鐵固定在圓筒的外圓周上，圓筒、底板、彈性膜和球殼由高分子彈性材料構成，孔板由不導磁材料構成，在圓筒內的彈性膜與底板之間的空腔內充有一定壓力的氣體，在圓筒內的球殼與彈性膜之間的空間內充滿了磁流變液；所述平墊由高分子彈性材料構成，在平墊的一個平面上分布有多個平底盲孔，平墊的厚度大于圓筒的長度，多個工作單元被固定在平墊的多個平底盲孔內。
文檔編號B25J15/12GK102756378SQ20121027078
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月1日 優先權日2012年8月1日
發明者劉強, 謝寧, 譚和平, 譚曉婧 申請人:謝寧