專利名稱：一種磁流變智能防滑皮膚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種機器人皮膚，具體涉及一種磁流變智能防滑皮膚。
背景技術(shù)：
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(yīng)當(dāng)具有可調(diào)整的摩擦力，以適應(yīng)其抓取不同物體的要求，但現(xiàn)有的機器人皮膚通常采用多種材料和多層結(jié)構(gòu)制成，如中國專利申請?zhí)枮?01010609734. 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(diào)整而難以適應(yīng)抓取不同物體的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有機器人皮膚用于機器人的手部的不足，本發(fā)明提出了一種磁流變智 能皮膚。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種磁流變智能防滑皮膚，其包括工作單元、平墊，其中工作單元由圓筒、底板、半球殼、補償氣囊、支撐桿和阻尼體構(gòu)成，半球殼固定在圓筒的上端，底板固定在圓筒的下端，阻尼體的中部為圓柱形，而阻尼體的兩端均為半球體形，在阻尼體的中部繞有勵磁線圈，阻尼體的直徑小于圓筒的內(nèi)徑并留有磁流變液流動的間隙，支撐桿的一端與阻尼體的一端固定，支撐桿的另一端固定在圓筒內(nèi)的底板上，阻尼體上勵磁線圈的引出線通過支撐桿從底板引出，補償氣囊固定在圓筒內(nèi)的底板上，在圓筒內(nèi)充滿了磁流變液，在平墊的一個平面上分布有多平底個盲孔，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(nèi)，而支撐桿由不導(dǎo)磁材料構(gòu)成，平墊和半球殼由高分子彈性材料構(gòu)成，圓筒和阻尼體由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。本發(fā)明的功能是這樣實現(xiàn)的在圓筒內(nèi)因阻尼體的存在，使圓筒內(nèi)的磁流變液被阻尼體被分隔成上、下兩個部分，當(dāng)阻尼體上的勵磁線圈沒有通入電流時，在阻尼體外徑與圓筒內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙內(nèi)的電磁場強度為零，此時圓筒內(nèi)的磁流變液為液態(tài)，液態(tài)的磁流變液可順利通過阻尼體外徑與圓筒內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙在阻尼體的上、下流動；當(dāng)阻尼體上的勵磁線圈通入電流后，使阻尼體成為一個電磁場強度較強的兩端為球形的電磁鐵，因電磁鐵產(chǎn)生的磁力線垂直于其表面，因此，阻尼體兩端球形部分產(chǎn)生的磁力線使阻尼體上、下兩端的磁流變液的粘度提高，而阻尼體中部圓柱部分產(chǎn)生的磁力線則通過與圓筒內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙，使該環(huán)形間隙內(nèi)的磁場強度較強，使環(huán)形間隙內(nèi)的磁流變液的粘度較大而呈半固化狀態(tài)，阻止了圓筒內(nèi)的磁流變液在阻尼體的上、下兩端流動，從而使圓筒內(nèi)“固化”后的磁流變液在阻尼體的兩端各自保持著當(dāng)前的狀態(tài)。當(dāng)多個工作單元固定在平墊的多個平底盲孔內(nèi)并形成了磁流變智能防滑皮膚后，在磁流變智能防滑皮膚的表面就形成了多個球狀凸起，將磁流變智能防滑皮膚固定在機器人手部的表面后，當(dāng)機器手上磁流變智能防滑皮膚的各工作單元的圓筒內(nèi)的阻尼體的勵磁線圈沒有通入電流時，各工作單元的圓筒內(nèi)的磁流變液呈液態(tài)，此時機器手開始抓拿物體，被抓物體的外形與磁流變智能防滑皮膚上的球狀凸起就會發(fā)生接觸，并壓迫磁流變智能防滑皮膚上的球狀凸起，球狀凸起內(nèi)液態(tài)的磁流變液在受到所拿物體外形的擠壓后，將使磁流變智能防滑皮膚上各工作單元圓筒內(nèi)液態(tài)的磁流變液從球狀凸起流入到圓筒內(nèi)，并通過圓筒內(nèi)阻尼體外徑與圓筒內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙，從阻尼體的上端流到阻尼體的下端，使圓筒底部的補償氣囊被壓縮變小，因機器手所拿物體外形的不同，使磁流變智能防滑皮膚表面上的多個球狀凸起受壓后的變形 程度不同；當(dāng)機器手拿住物體后，對磁流變智能防滑皮膚上的各工作單元的圓筒內(nèi)的阻尼體上的勵磁線圈通入電流，使各圓筒內(nèi)阻尼體上的勵磁線圈產(chǎn)生電磁場，在該電磁場的作用下各工作單元的圓筒內(nèi)的磁流變液因粘度變高而“固化”，圓筒內(nèi)被“固化”的磁流變液因受到阻尼體外徑與圓筒內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙內(nèi)較強電磁場的阻隔而不能在阻尼體的上、下流動，使圓筒內(nèi)磁流變液在阻尼體的兩端保持著被擠壓時的狀態(tài)不變，使磁流變智能防滑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(diào)整進入磁流變智能防滑皮膚上各工作單元圓筒內(nèi)阻尼體上的勵磁線圈的電流大小，即可調(diào)整各圓筒內(nèi)的磁流變液的粘度大小，使磁流變智能防滑皮膚的摩擦力的大小得到調(diào)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(dāng)機器手放下物體后，關(guān)斷進入磁流變智能防滑皮膚內(nèi)各工作單元圓筒內(nèi)阻尼體上勵磁線圈的電流，使通過各圓筒內(nèi)的磁流變液的電磁場強度為零，使磁流變智能防滑皮膚的各工作單元內(nèi)被“固化”的磁流變液的粘度從半固態(tài)迅速變?yōu)橐簯B(tài)，此時，在各工作單元的圓筒底部的補償氣囊迅速膨脹的擠壓下，使各圓筒內(nèi)液態(tài)的磁流變液通過阻尼體外徑與圓筒內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙從阻尼體的下端流回到的阻尼體的上端，使磁流變智能防滑皮膚的表面的球狀凸起恢復(fù)到原始狀態(tài)，為機器手的下次抓拿物體作好準(zhǔn)備。與現(xiàn)有的機器人皮膚相比，本發(fā)明的磁流變智能防滑皮膚因其摩擦力可自由調(diào)節(jié)而更加適用于機器人的手部。


圖I是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是工作單元的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的剖視圖。圖4是平墊的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明工作單元在工作時的一種示意圖。圖6是本發(fā)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(zhǔn)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(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)
參見圖I至圖4，此為本發(fā)明的一種具體結(jié)構(gòu)，一種磁流變智能防滑皮膚，其包括工作單元17和平墊20，其中工作單元17由圓筒6、底板10、半球殼I、環(huán)形補償氣囊7、支撐桿5和阻尼體16構(gòu)成，由高分子彈性材料構(gòu)成的半球殼I固定在由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的圓筒6的上端，底板10固定在圓筒6的下端，補償氣囊7固定在圓筒6內(nèi)的底板10上，阻尼體16的中部為圓柱形，而阻尼體16的兩端均為半球體形，阻尼體16的直徑小于圓筒6的內(nèi)徑并留有磁流變液流動的環(huán)形間隙4，在阻尼體16中部的外圓周上有槽在槽內(nèi)繞有勵磁線圈13和勵磁線圈15，在勵磁線圈13和勵磁線圈15外加裝了保護層14和保護層3，保護層14和保護層3與阻尼體16中部的表面齊平，由不導(dǎo)磁材料構(gòu)成的支撐桿5的中心有通孔11，阻尼體16通過支撐桿5固定在圓筒6內(nèi)的底板10上,環(huán)形補償氣囊7固定在圓筒6內(nèi)的底板10上，在環(huán)形補償氣囊7內(nèi)充有一定壓力的氣體8，阻尼體16上勵磁線圈13和勵磁線圈15的引出線9通過支撐桿5的中心通孔11從底板10引出，在圓筒6內(nèi)充滿了磁流變液2，平墊20由高分子彈性材料構(gòu)成，在平墊20的一個平面上分布有多個平底盲孔22，平墊20的厚度大于圓筒6的長度，多個工作單元17被固定在平墊20的多個平底盲孔22內(nèi)，從而形成磁流變智能防滑皮膚21。下面結(jié)合附圖5對本發(fā)明的一種磁流變智能防滑皮膚的工作狀態(tài)進行描述將工作單元17圓筒6內(nèi)阻尼體16上的勵磁線圈13和勵磁線圈15的引出線9與控制電源18相連接，圓筒6內(nèi)的磁流變液2被阻尼體16分隔成上、下兩個部分，當(dāng)阻尼體16上的勵磁 線圈13和勵磁線圈15沒有通入電流時，在阻尼體16外徑與圓筒6內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙4內(nèi)電磁場強度為零，此時圓筒6內(nèi)的磁流變液2為液態(tài)，因此，當(dāng)物體19擠壓工作單元17的半球殼I時，半球殼I內(nèi)液態(tài)的磁流變液2可順利通過圓筒6內(nèi)阻尼體16外徑與圓筒6內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙4，從阻尼體16的上部流到阻尼體16的下部并使圓筒6底部的環(huán)形補償氣囊7被壓縮變小，此時，若控制電源18向圓筒6內(nèi)阻尼體16上的勵磁線圈13和勵磁線圈15輸出電流后，使阻尼體16成為一個電磁場強度較強的兩端為球形的電磁鐵，因此，阻尼體16兩端產(chǎn)生的磁力線使阻尼體16上、下兩端的磁流變液2的粘度提高，而阻尼體16中部產(chǎn)生的磁力線通過與圓筒6內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙4，使該環(huán)形間隙4內(nèi)的磁場強度較強，使環(huán)形間隙4內(nèi)的磁流變液2的粘度較大而呈半固化狀態(tài)，阻止了圓筒6內(nèi)的磁流變液2在阻尼體16的上、下兩端流動，從而使圓筒6內(nèi)“固化”后的磁流變液2在阻尼體16的兩端各自保持著當(dāng)前的狀態(tài)?，F(xiàn)在結(jié)合圖6、圖7、圖8和圖9對本發(fā)明的一種磁流變智能皮膚的應(yīng)用作進一步描述參見圖6，將磁流變智能皮膚21固定在機器手23的各手指表面，控制電源18與機器手23的各手指表面的磁流變智能皮膚21的所有工作單元17上的勵磁線圈連接；參見圖7，將一個雞蛋25置于機器手23的各手指之間；參見圖8和圖9，當(dāng)機器手23的各手指閉合時，使機器手23各手指上的磁流變智能皮膚21上的球狀凸起與雞蛋25發(fā)生接觸，在雞蛋25外形的擠壓下使機器手23手指上的磁流變智能皮膚21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17的圓筒6內(nèi)液態(tài)的磁流變液2從球狀凸起流入到圓筒6內(nèi)并通過圓筒6內(nèi)阻尼體16外徑與圓筒6內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙4，從阻尼體16的上端流到阻尼體16的下端，使圓筒6底部的補償氣囊7被壓縮變小，此時，打開控制電源18向磁流變智能皮膚21上的所有工作單元17的勵磁線圈送入電流，使各工作單元17圓筒6內(nèi)阻尼體上的勵磁線圈產(chǎn)生電磁場，該電磁場使各工作單元內(nèi)的阻尼體16外徑與圓筒6內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙4內(nèi)的磁場強度較強，使環(huán)形間隙4內(nèi)的磁流變液2的粘度較大而呈半固化狀態(tài)，阻止了圓筒6內(nèi)的磁流變液2在阻尼體16的上、下兩端流動，同時，在阻尼體16磁力線的作用下，還使阻尼體16上、下兩端的磁流變液2的粘度提高，從而使圓筒6內(nèi)“固化”后的磁流變液2在阻尼體16的兩端保持著被擠壓時的狀態(tài)不變，使磁流變智能皮膚21表面的球狀凸起保持著與所抓雞蛋25時的外形(也就是雞蛋25被“卡”在了機器手23各 手指的多個球狀凸起之間)從而避免了雞蛋25的滑落和被捏碎，這就使機器手23抓住了雞蛋25。
權(quán)利要求
1.一種磁流變智能防滑皮膚，其包括工作單元、平墊，其特征在于所述工作單元由圓筒、底板、半球殼、補償氣囊、支撐桿和阻尼體構(gòu)成，半球殼固定在圓筒的上端，底板固定在圓筒的下端，阻尼體的中部為圓柱形，而阻尼體的兩端均為半球體形，在阻尼體的中部繞有勵磁線圈，阻尼體的直徑小于圓筒的內(nèi)徑并留有磁流變液流動的間隙，支撐桿的一端與阻尼體的一端固定，支撐桿的另一端固定在圓筒內(nèi)的底板上，阻尼體上勵磁線圈的引出線通過支撐桿從底板引出，補償氣囊固定在圓筒內(nèi)的底板上，在圓筒內(nèi)充滿了磁流變液；所述平墊的一個平面上分布有多平底個盲孔，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(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種磁流變智能防滑皮膚，其特征在于所述支撐桿由不導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I所述的一種磁流變智能防滑皮膚，其特征在于所述平墊由高分子彈性材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求I所述的一種磁流變智能防滑皮膚，其特征在于所述半球殼由高分子彈性材料構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求I所述的一種磁流變智能防滑皮膚，其特征在于所述圓筒由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求I所述的一種磁流變智能防滑皮膚，其特征在于所述阻尼體由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁流變智能防滑皮膚，其包括工作單元、平墊，其中工作單元由圓筒、底板、半球殼、補償氣囊、支撐桿和阻尼體構(gòu)成，半球殼固定在圓筒的上端，底板固定在圓筒的下端，補償氣囊固定在圓筒內(nèi)的底板上，阻尼體的中部為圓柱形，而阻尼體的兩端均為半球體形，在阻尼體的中部繞有勵磁線圈，支撐桿的一端與阻尼體的一端固定，支撐桿的另一端固定在圓筒內(nèi)的底板上，阻尼體上勵磁線圈的引出線通過支撐桿從底板引出，補償氣囊固定在圓筒內(nèi)的底板上，在圓筒內(nèi)充滿了磁流變液，在平墊的一個平面上分布有多平底個盲孔，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(nèi)。
文檔編號B25J15/12GK102794774SQ20121028304
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者譚和平, 謝寧, 劉強, 譚曉婧 申請人:謝寧