软体机器人

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种小尺度的软体机器人。

背景技术：

1、小尺度软体机器人作为机器人领域的重要分支，在生物医学、环境保护、灾难救援等场景中具有重要意义，因为其尺寸较小，可无创进入几毫米甚至几微米的封闭空间，利用其在人体内进入细胞操纵、靶向导药运输、微创手术等成为可能。

2、此外，仿生机器人介入生物体必须保障其本体能够在不对患者产生二次伤害的前提下完成相关任务，故相比于传统的刚性机器人，软体机器人的柔软性带来了更高的灵活性和适应性，柔软的身体使其具有更高的自由度，使得软体机器人能够克服传统机器人与非结构化的环境或脆弱生物对象互动中的局限性。同时磁控微型机器人因其尺寸小、运载能力强、非接触性驱动、操纵精度高、可控性强、响应速度、生物安全、相容性好等诸多优点有望实现临床应用。

3、现有技术中存在诸多小尺度软体机器人，例如专利文献201911145818.1公开的一种磁控光驱软体机器人，再例如专利文献202110830501.2公开的一种基于光磁驱动的复合水凝胶软体机器人；然而，诸如上述现有技术中的小尺度软体机器人依旧存在控制复杂、翻越障碍锋利差等不足。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种同时具有可控变形和高效运动能力的软体机器人。

2、为了实现上述主要目的，本发明提供了一种软体机器人，包括：

3、磁性软体可变形结构，用于在磁场中进行磁控运动；磁性软体可变形结构可在预设环境温度下产生变形；

4、温度响应涂层结构，与磁性软体结构相贴合；温度响应涂层结构用于通过光热转换使得当前温度值达到预设温度来控制磁性软体结构产生变形而展开。

5、根据本发明的一种具体实施方式，软体机器人具有四个可动部，四个可动部在无外力作用下聚拢形成为立体笼状形态，并且四个可动部可展开形成为平面十字形态。

6、根据本发明的一种具体实施方式，温度响应涂层结构通过如下方式形成在磁性软体可变形结构的表面：

7、将盐酸多巴胺溶解至去离子水中并调整溶液ph至预设范围，将磁性软体可变形结构在溶液中浸泡预设时长，以在磁性软体可变形结构的表面形成作为温度响应涂层结构的多巴胺涂层。

8、根据本发明的一种具体实施方式，利用三羟甲基氨基甲烷将溶液的ph调整至8.5。

9、根据本发明的一种具体实施方式，磁性软体可变形结构在溶液中浸泡的预设时长为48小时以上。

10、根据本发明的一种具体实施方式，在近红外光照射下，温度响应涂层结构发生光热效应并产生热量，以使得磁性软体可变形结构产生变形而展开。

11、根据本发明的一种具体实施方式，磁性软体可变形结构通过如下方式形成：

12、将甲苯滴入rm257中，并将温度升高至80℃，得到无色透明的溶液；

13、待溶液冷却至室温后，向溶液中加入交联剂和扩链剂，用以促进rm257分子聚合；

14、向溶液中加入光引发剂；

15、再加入以1：50质量比在甲苯中稀释的二丙胺，用以催化rm257分子的聚合过程；

16、向溶液中加入磁性钕铁硼颗粒，并通过外部磁场的定向磁场进行磁化，使得磁性钕铁硼颗粒的磁场重新分布。

17、根据本发明的一种具体实施方式，交联剂选用四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，扩链剂选用3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇；其中，交联剂与扩链剂的摩尔比为15：85。

18、根据本发明的一种具体实施方式，光引发剂选用2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，用以在固化过程中固定液晶分子的取向。

19、根据本发明的一种具体实施方式，将配置好的溶液倒入模具中得到初始软体，将初始软体固定在用于塑形的球上，并利用uv灯对其进行照射，将初始软体的形态固定并呈现为立体笼状形态。

20、本发明具有以下有益效果：

21、本发明中的软体机器人可在匀强磁场中实现定向运动，并能够通过斜坡、狭窄空间以及能够翻越障碍，运动能力极强；同时，利用温度响应涂层结构的光热转换可主动控制磁性软体结构产生变形而展开，具有良好的应用前景，尤其可适用于医学领域进行靶向导药。

22、为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

技术特征：

1.一种软体机器人，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的软体机器人，其特征在于：所述软体机器人具有四个可动部，四个所述可动部在无外力作用下聚拢形成为立体笼状形态，并且四个所述可动部可展开形成为平面十字形态。

3.如权利要求1所述的软体机器人，其特征在于：所述温度响应涂层结构通过如下方式形成在所述磁性软体可变形结构的表面：

4.如权利要求3所述的软体机器人，其特征在于：利用三羟甲基氨基甲烷将溶液的ph调整至8.5。

5.如权利要求4所述的软体机器人，其特征在于：所述磁性软体可变形结构在溶液中浸泡的预设时长为48小时以上。

6.如权利要求1所述的软体机器人，其特征在于：在近红外光照射下，所述温度响应涂层结构发生光热效应并产生热量，以使得所述磁性软体可变形结构产生变形而展开。

7.如权利要求1所述的软体机器人，其特征在于：所述磁性软体可变形结构通过如下方式形成：

8.如权利要求7所述的软体机器人，其中：交联剂选用四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，扩链剂选用3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇；其中，交联剂与扩链剂的摩尔比为15：85。

9.如权利要求7所述的软体机器人，其特征在于：光引发剂选用2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，用以在固化过程中固定液晶分子的取向。

10.如权利要求7所述的软体机器人，其特征在于：将配置好的溶液倒入模具中得到初始软体，将初始软体固定在用于塑形的球上，并利用uv灯对其进行照射，将初始软体的形态固定并呈现为立体笼状形态。

技术总结
本发明公开了一种软体机器人，包括磁性软体可变形结构和温度响应涂层结构；磁性软体可变形结构用于在磁场中进行磁控运动，并可在预设环境温度下产生变形；温度响应涂层结构与磁性软体结构相贴合，用于通过光热转换使得当前温度值达到预设温度来控制磁性软体结构产生变形而展开。本发明中的软体机器人可在匀强磁场中实现定向运动，并能够通过斜坡、狭窄空间以及能够翻越障碍，运动能力极强；同时，利用温度响应涂层结构的光热转换可主动控制磁性软体结构产生变形而展开，具有良好的应用前景。

技术研发人员：郝崇磊,王世川,王雨彤,牛福洲,杨英乔
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15