一种基于液态金属驱动的轮式机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109048870A(43)申请公布日2018.12.21(21)申请号201811189843.5(22)申请日2018.10.12(71)申请人中国科学技术大学地址230026安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人张世武伍健(74)专利代理机构北京凯特来知识产权代理有限公司11260代理人郑立明赵镇勇(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于液态金属驱动的轮式机器人(57)摘要本发明公开了一种基于液态金属驱动的轮式机器人，该轮式机器人包括：轮体、液态金属液滴和氢氧化钠溶液、电极支架、电极，其中：轮体采用半封闭的轮式结构，电极支架通过其四个横轴放置于轮体的内侧，两个电极固定在电极支架的前后端，并且通过导线与外部电源连接，一定量的液态金属液滴和氢氧化钠溶液被限制在轮体内部，并且液态金属液滴保持在两个电极之间。在氢氧化钠溶液中适量的液态金属液滴能够在电极通电后趋向负极运动，从而推动轮式机器人不断向前滚动。本发明应用了液态金属的驱动性能，液态金属驱动的轮式机器人极大地拓展了液态金属驱动机器人的应用范围。CN109048870ACN109048870A权利要求书1/1页1.一种基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，包括轮体(1)、液态金属液滴和氢氧化钠溶液(2)、电极支架(3)和电极(4)；所述轮体(1)采用内圆环设有凹槽的轮式结构；所述电极支架(3)放置于所述轮体(1)的内圆环上；所述两个电极(4)分别固定在所述电极支架(3)的前端和后端，并且通过导线与外部电源连接；所述液态金属液滴和氢氧化钠溶液(2)被限制在轮体(1)内圆环的凹槽中，并且液态金属液滴保持在所述两个电极(4)之间。2.根据权利要求1所述基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述液态金属材料采用由铟、锡、锌、铋、银、铝中的至少一种金属与镓组成的二相或多相合金，利用其通电后的驱动性能，推动轮式机器人转动。3.根据权利要求2所述基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述电极支架(3)的前端设有前挡板(301)，所述前挡板(301)与所述电极支架(3)的后端(303)之间通过连接轴(302)连接，所述两个电极(4)的负极固定在所述前挡板(301)上，正极固定在所述电极支架(3)的后端(303)上。4.根据权利要求3所述基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述电极支架(3)的前挡板(301)的两侧和所述电极支架(3)的后端(303)的两侧分别设有横轴(304)，所述电极支架(3)通过四个横轴(304)放置在轮体(1)的内圆环上，电极支架(3)的其他部分均不与轮体(1)直接接触，所述电极支架(3)能够沿着轮体(1)的内圆环移动。5.根据权利要求4所述基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述电极(4)施加电场后，液态金属在氢氧化钠溶液中能够趋向负极运动，从而推动电极支架(3)的前挡板(301)，使得液态金属以及电极支架能够在轮体内部持续移动，这将能够持续改变轮式机器人的重心，使得其能够持续向前滚动。6.根据权利要求5所述基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述轮体(1)的内圆环的凹槽使用超疏水技术处理，能够减小氢氧化钠溶液与轮体的阻力。7.根据权利要求6所述基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述液态金属液滴始终被氢氧化钠溶液包裹，液态金属液滴始终不直接与两个电极接触，电场通过氢氧化钠溶液对液态金属液滴施加影响。8.根据权利要求1至7任一项所述基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述两个电极(4)通过细导线与外部电源连接，所述外部电源为直流稳压电源(5)或者电池组(7)。9.根据权利要求8所述基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述电池组通过电池支架(6)固定在所述轮体(1)上。10.根据权利要求1至7任一项所述的基于液态金属驱动的轮式机器人，其特征在于，所述电极支架(3)由3D打印技术制作。2CN109048870A说明书1/4页一种基于液态金属驱动的轮式机器人技术领域[0001]本发明涉及一种智能机器人，尤其涉及一种基于液态金属驱动的轮式机器人。背景技术[0002]滚动是自然界一些动物常用的运动方式之一，滚动机器人也一直是智能机器人领域重要的研究课题之一。一些研究者选择电机、SMA等作为驱动装置设计相应的的滚动机器人，通过驱动装置改变机器人的重心来驱动其不断向前滚动。然而，目前滚动机器人的驱动方式相对较少，并且存在这结构复杂、控制难、运动性能不佳等问题。[0003]近来，液态金属作为一种新型的驱动方式，能够通过施加电场、磁场等方式实现驱动，液态金属以其特殊的驱动特性在智能机器