本發(fā)明屬于柔性機(jī)器人，具體涉及一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)檢測領(lǐng)域，隨著對精度、效率和操作環(huán)境的要求不斷提高，柔性機(jī)器人技術(shù)逐漸成為一個重要的研究方向。尤其是在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的檢測，同時保證機(jī)器人操作的穩(wěn)定性和高效性，成為技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人和傳統(tǒng)的柔性機(jī)器人往往存在結(jié)構(gòu)不夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境、減振效果差等問題。

2、現(xiàn)有的檢測機(jī)器人多為傳統(tǒng)剛性機(jī)器人，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)或狹小空間內(nèi)的靈活性較差，導(dǎo)致操作效率低下且容易損壞被檢測物體或設(shè)備。其次在進(jìn)行高精度檢測時，機(jī)器人或設(shè)備的振動往往會導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，尤其在微小尺度上的操作尤為敏感。而現(xiàn)有的減振技術(shù)大多依賴于大尺度的機(jī)械結(jié)構(gòu)或者基于電動驅(qū)動的補(bǔ)償機(jī)制，難以做到高效、精確和適應(yīng)各種環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，該機(jī)器人可以通過利用磁力驅(qū)動技術(shù)，使機(jī)器人在不依賴傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)的情況下，靈活應(yīng)對復(fù)雜的工業(yè)檢測任務(wù)。同時，采用3d打印微結(jié)構(gòu)可以優(yōu)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)，有效減少操作過程中的振動和不穩(wěn)定因素，保證高精度、高效能的檢測工作。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明為一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，所述柔性機(jī)器人包含依次連接的：連續(xù)體推送裝置、硅膠管、磁導(dǎo)航裝置以及磁驅(qū)連續(xù)體；其中，所述磁驅(qū)連續(xù)體一端與磁導(dǎo)航裝置中的末端磁鐵相連，另一端與硅膠管相連，所述硅膠管與連續(xù)體推送裝置通過螺栓螺母固定。

4、進(jìn)一步的，所述磁驅(qū)連續(xù)體由連續(xù)的復(fù)雜集合形狀構(gòu)成的內(nèi)部空間構(gòu)型組成，所述構(gòu)型通過增材制造方式得到，所述構(gòu)型包含基于隱函數(shù)的三周期最小表面結(jié)構(gòu)和基于節(jié)點(diǎn)控制的桁架結(jié)構(gòu)。

5、進(jìn)一步的，所述基于隱函數(shù)的三周期最小表面結(jié)構(gòu)為gyroid型，所述gyroid型的磁驅(qū)連續(xù)體的構(gòu)型由公式表示，c是調(diào)節(jié)幾何形狀的參數(shù)，r表示曲面的半徑或尺度參數(shù)，用于控制曲面的大小；x,y,z表示空間中的坐標(biāo)變量，用于描述曲面上的點(diǎn)的位置。

6、進(jìn)一步的，所述基于隱函數(shù)的三周期最小表面結(jié)構(gòu)為diamond型，所述diamond型磁驅(qū)連續(xù)體的構(gòu)型由公式φ(r)＝sin(x)sin(y)sin(z)+sin(x)cos(y)cos(z)+cos(x)sin(y)cos(z)+cos(x)cos(y)sin(z)＝c表示，c是調(diào)節(jié)幾何形狀的參數(shù)，r表示曲面的半徑或尺度參數(shù)，用于控制曲面的大?。粁,y,z表示空間中的坐標(biāo)變量，用于描述曲面上的點(diǎn)的位置。

7、進(jìn)一步的，每個所述復(fù)雜集合形狀構(gòu)成的內(nèi)部空間構(gòu)型為單位胞，所述單位胞半徑為2mm,單位胞高度為1.5mm,弧度數(shù)為8和c＝0情況下的gyroid型磁驅(qū)連續(xù)體和diamond型磁驅(qū)連續(xù)體，以及單位胞半徑為1mm，單位胞高度為1mm，弧度數(shù)為8，桿徑為0.4mm和c＝0情況下的面心立方型磁驅(qū)連續(xù)體。這些設(shè)計滿足結(jié)構(gòu)承載與減振的一體化需求，有效提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

8、進(jìn)一步的，所述磁導(dǎo)航裝置由外部驅(qū)動磁鐵和末端磁鐵組成，所述外部驅(qū)動磁鐵為永磁體或電磁鐵，安裝在工業(yè)機(jī)械臂上，通過編程控制其多個自由度的運(yùn)動；所述末端磁鐵所述末端磁鐵安裝在磁驅(qū)連續(xù)體末端,末端磁鐵與外部驅(qū)動磁鐵皆為徑向磁鐵，兩者通過磁場相互作用，外部驅(qū)動磁鐵旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，磁場通過空氣間隙傳遞到末端磁鐵，使其產(chǎn)生相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力矩。

9、進(jìn)一步的，所述硅膠管與推送裝置包含硅膠管和推動裝置，所述硅膠管的一端與磁驅(qū)連續(xù)體的尾端連接，另一端與推送裝置連接，提供驅(qū)動力以推動機(jī)器人前進(jìn)或后退。

10、進(jìn)一步的，所述推送裝置為直線電機(jī)或工業(yè)機(jī)械臂。

11、與現(xiàn)有的技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

12、1、通過設(shè)計和制造融合增材制造理念的特定微結(jié)構(gòu)的柔性元件，能夠提供更加精細(xì)和高效的減振效果，特別是在高頻振動和微小尺度檢測場景中，能夠顯著提高檢測的精度和穩(wěn)定性。

13、2、通過磁驅(qū)動方法對柔性機(jī)器人進(jìn)行軌跡控制，無需傳統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置(如電動馬達(dá)或齒輪)，通過精確控制磁場的強(qiáng)度和方向，能夠在狹小空間內(nèi)自由導(dǎo)航，適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)檢測環(huán)境。

14、3、不僅可以用于高精度工業(yè)檢測，還可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、航空航天、汽車、醫(yī)療設(shè)備、精密儀器等行業(yè)，尤其是在微型工件、表面缺陷、微小裂紋等檢測任務(wù)中，具有極大的市場潛力。

15、4、系統(tǒng)可以通過編程實(shí)現(xiàn)自動化控制，大幅提高操作效率，降低人員工作強(qiáng)度。

技術(shù)特征：

1.一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于，所述柔性機(jī)器人包含依次連接的：連續(xù)體推送裝置、硅膠管、磁導(dǎo)航裝置以及磁驅(qū)連續(xù)體；其中，所述磁驅(qū)連續(xù)體一端與磁導(dǎo)航裝置中的末端磁鐵相連，另一端與硅膠管相連，所述硅膠管與連續(xù)體推送裝置通過螺栓螺母固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于，所述磁驅(qū)連續(xù)體由連續(xù)的復(fù)雜集合形狀構(gòu)成的內(nèi)部空間構(gòu)型組成，所述構(gòu)型通過增材制造方式得到，所述構(gòu)型包含基于隱函數(shù)的三周期最小表面結(jié)構(gòu)和基于節(jié)點(diǎn)控制的桁架結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于，所述基于隱函數(shù)的三周期最小表面結(jié)構(gòu)為gyroid型，所述gyroid型的磁驅(qū)連續(xù)體的構(gòu)型由公式表示，c是調(diào)節(jié)幾何形狀的參數(shù)，r表示曲面的半徑或尺度參數(shù)，用于控制曲面的大?。粁,y,z表示空間中的坐標(biāo)變量，用于描述曲面上的點(diǎn)的位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于，所述基于隱函數(shù)的三周期最小表面結(jié)構(gòu)為diamond型，所述diamond型磁驅(qū)連續(xù)體的構(gòu)型由公式φ(r)＝sin(x)sin(y)sin(z)+sin(x)cos(y)cos(z)+cos(x)sin(y)cos(z)+cos(x)cos(y)sin(z)＝c表示，c是調(diào)節(jié)幾何形狀的參數(shù)，r表示曲面的半徑或尺度參數(shù)，用于控制曲面的大?。粁,y,z表示空間中的坐標(biāo)變量，用于描述曲面上的點(diǎn)的位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于，每個所述復(fù)雜集合形狀構(gòu)成的內(nèi)部空間構(gòu)型為單位胞，所述單位胞半徑為2mm,單位胞高度為1.5mm，弧度數(shù)為8，c＝0。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于每個所述復(fù)雜集合形狀構(gòu)成的內(nèi)部空間構(gòu)型為單位胞，所述單位胞半徑為1mm，單位胞高度為1mm，弧度數(shù)為8，桿徑為0.4mm，c＝0。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于，所述磁導(dǎo)航裝置由外部驅(qū)動磁鐵和末端磁鐵組成，所述外部驅(qū)動磁鐵為永磁體或電磁鐵，安裝在工業(yè)機(jī)械臂上，通過編程控制其多個自由度的運(yùn)動；所述末端磁鐵所述末端磁鐵安裝在磁驅(qū)連續(xù)體末端,末端磁鐵與外部驅(qū)動磁鐵皆為徑向磁鐵，兩者通過磁場相互作用，外部驅(qū)動磁鐵旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，磁場通過空氣間隙傳遞到末端磁鐵，使其產(chǎn)生相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力矩。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于，所述硅膠管與推送裝置包含硅膠管和推動裝置，所述硅膠管的一端與磁驅(qū)連續(xù)體的尾端連接，另一端與推送裝置連接，提供驅(qū)動力以推動機(jī)器人前進(jìn)或后退。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種具有3d打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，其特征在于，所述推送裝置為直線電機(jī)或工業(yè)機(jī)械臂。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有3D打印微結(jié)構(gòu)減振的磁驅(qū)柔性機(jī)器人，所述柔性機(jī)器人包含依次連接的：連續(xù)體推送裝置、硅膠管、磁導(dǎo)航裝置以及磁驅(qū)連續(xù)體；其中，所述磁驅(qū)連續(xù)體一端與磁導(dǎo)航裝置中的末端磁鐵相連，另一端與硅膠管相連，所述硅膠管與連續(xù)體推送裝置通過螺栓螺母固定。該機(jī)器人可以通過利用磁力驅(qū)動技術(shù)，使機(jī)器人在不依賴傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)的情況下，靈活應(yīng)對復(fù)雜的工業(yè)檢測任務(wù)。同時，采用3D打印微結(jié)構(gòu)可以優(yōu)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)，有效減少操作過程中的振動和不穩(wěn)定因素，保證高精度、高效能的檢測工作。

技術(shù)研發(fā)人員：丁力平,王盈盈,鞠鋒,顧昕鳳,王琛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8