1.一种仿水母磁控微型软体机器人,其特征在于,包括位于同一平面上的一个头部(1)和五条均布在头部(1)圆周方向上且呈辐射状布置的活动臂;五条活动臂的结构完全相同,其包括上臂(2)、前臂(3)和手部(4);头部(1)、上臂(2)、前臂(3)和手部(4)通过弹性筋(5)依次连接;头部(1)、上臂(2)、前臂(3)和手部(4)均为具有不同磁场方向的刚性件,其中,头部(1)的磁场方向为沿轴向向上,上臂(2)的磁场方向为以头部(1)的磁场方向为基准逆时针转动不超过90°而形成的斜向向上的磁场方向,手部(4)的磁场方向为沿轴向向下,前臂(3)的磁场方向为以手部(4)的磁场方向为基准逆时针转动不超过90°而形成的斜向向下的磁场方向,使五条活动臂能够在外加磁场的作用下发生多自由度运动并能在外部磁场的作用下能够弯曲抱合为一个类十二面体。
2.根据权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人,其特征在于,头部(1)由正五棱柱和位于正五棱柱顶部的半球一体成型构成,半球的底面压配在正五棱柱的顶面上,且其内接于正五棱柱的顶面内;上臂(2)和前臂(3)为具有片状结构的正五棱柱;手部(4)为具有片状结构的正三棱柱,其边长与正五棱柱的边长一致、高度等于或略大于正五棱柱的高度。
3.根据权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人,其特征在于,在每条活动壁的上臂(2)和前臂(3)的上表面同侧均形成有坡状凸起(6)。
4.根据权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人,其特征在于,头部(1)、上臂(2)、前臂(3)和手部(4)采用由重量比为1:1的I号硅橡胶与磁粉制成;筋(5)采用高弹性的硅橡胶制成;其中,用于制备头部(1)、上臂(2)、前臂(3)和手部(4)的I号硅橡胶采用固化后具有
3.9Mpa杨氏模量的PDMS橡胶,用于制备筋(5)的II号硅橡胶采用固化后具有0.1Mpa杨氏模量的铂催化有机硅橡胶。
5.一种如权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人的制备方法,其特征在于,步骤如下:
S1、将呈液态状的I号硅橡胶与磁粉按比例混合得到的液态混合物注入模具中的头部、上臂、前臂和手部成型凹槽处,待混合物固化后取出,得到机器人的刚性部件;其中,I号硅橡胶为固化后具有3.9Mpa杨氏模量的PDMS橡胶;
S2、将经过步骤S1得到的各个刚性部件以不同的角度依次放入充磁机中,按照预设的磁场方向对每个刚性部件行进行磁化;
S3、将经过步骤S2充磁的各个刚性部件按照步骤S1固化成型的方式放入至模具中间的机器人成型部分的对应的凹槽内,并在模具中余下的空槽内注入呈液态状的II号硅橡胶,把各个磁化后的刚性部件连结成一个整体;待液态硅橡胶固化成型后取出,即得到一个完整的仿水母磁控微型软体机器人;其中,II号硅橡胶为固化后具有0.1Mpa杨氏模量的铂催化有机硅橡胶。
6.一种驱动如权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人实现夹持物体的方法,其特征在于,具体步骤为:沿机器人头部的轴线方向产生一个均匀的外部磁场,并逐渐增强外加磁场的强度直至大于80Gs,使机器人的五条活动臂逐渐朝向同一个方向弯曲,直至达到完全闭合状态,实现机器人的夹持动作。
7.一种驱动如权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人实现爬行运动的方法,其特征在于,具体步骤为:沿机器人头部的轴线方向产生一个均匀的外部磁场,且磁场强度小于
60Gs并保持不变,使五条活动臂在液体中弯折并维持一定开合角,使机器人呈站立姿态;然后周期性地将磁场方向偏转一定角度,同时在40~45Gs范围内改变磁场强度的大小,实现机器人的爬行运动。
8.一种驱动如权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人实现滚动运动的方法,其特征在于,具体步骤为:沿机器人头部的轴线方向产生一个均匀的外部磁场,并逐渐增强外加磁场的强度直至大于80Gs,使机器人的五条活动臂逐渐朝向同一个方向弯曲,直至达到完全闭合状态;然后改变外部磁场方向使其发生偏转并始终保持轴线方向上的磁场强度分量大于80Gs,实现机器人的滚动运动。
9.一种驱动如权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人实现水平拖动运动的方法,其特征在于,具体步骤为:沿机器人头部的轴线方向产生一个磁场强度始终大于80Gs的梯度磁场,机器人的五条活动臂朝向同一个方向弯曲直至完全闭合,并沿梯度磁场方向运动,实现机器人的水平拖动运动。
10.一种驱动如权利要求3的仿水母磁控微型软体机器人实现螺旋式游泳运动的方法,其特征在于,具体步骤为:沿机器人头部的轴线方向产生一个均匀的外部磁场,且磁场强度小于70Gs并保持不变,使五条活动臂在液体中弯折并维持一定开合角,然后在另外两个正交方向上合成旋转磁场,使机器人产生旋转运动进而向前游动,实现机器人的螺旋桨式游泳运动。
11.一种驱动如权利要求1的仿水母磁控微型软体机器人实现张合式游泳运动的方法,其特征在于,具体步骤为:沿机器人头部的轴线方向产生一个均匀的外部磁场,且磁场强度小于70Gs;然后保持磁场方向不变,而磁场强度在40~70Gs范围内进行周期性变化,使机器人产生往复的开、合运动,实现机器人的张合式游泳运动。