基于介电弹性体的柔性径向驱动器及柔性径向驱动系统技术方案

一种基于介电弹性体的柔性径向驱动器及柔性径向驱动系统，包括壳体，在壳体内设置有由介电弹性体材料制成的介电弹性层、在介电弹性层两侧还连接有第一电极及第二电极，所述介电弹性层的中部形成有贯通所述介电弹性层上下表面的容置腔，所述壳体从介电弹性层的外部对所述介电弹性层形成束缚。该驱动器能够在保证精密度的同时，还具有较好的柔顺性、较高的响应速度及较低的能耗。

【技术实现步骤摘要】
基于介电弹性体的柔性径向驱动器及柔性径向驱动系统
本技术涉及柔性设备
，尤其是一种基于介电弹性体的柔性径向驱动器及柔性径向驱动系统。
技术介绍
随着仿生技术的发展，精细化的机械设备，如机器人等技术越来越受到人们的重视，在精细化的机械设备中，对驱动器的性能，如柔顺性、响应速度、精密度等性能有着非常严苛的要求。目前的驱动器主要有机械驱动、热能驱动、流体驱动(液压、气压)、电磁驱动等，这些均存在着能耗高、柔顺性差、结构复杂、体积大、重量大、响应速度慢及噪音大的缺点。导致现有的驱动技术在很多领域的应用中受到限制。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种基于介电弹性体的柔性径向驱动器及柔性径向驱动系统，该驱动器能够在保证精密度的同时，还具有较好的柔顺性、较高的响应速度及较低的能耗。本技术提供了一种基于介电弹性体的柔性径向驱动器，包括由介电弹性体材料制成的介电弹性层、壳体、第一电极及第二电极，所述介电弹性层的中部形成有贯通所述介电弹性层上下表面的容置腔，所述介电弹性层设置于所述壳体内，所述壳体的上下端内壁及内侧壁对所述介电弹性层形成束缚，所述第一电极及所述第二电极分别设置于所述介电弹性层的两侧。进一步地，所述介电弹性层为多个，多个所述介电弹性层层叠设置，所述第一电极及所述第二电极为多个，多个所述第一电极及所述第二电极交替设置于所述介电弹性层的上下表面上，两个相邻的所述介电弹性层之间共用一个所述第一电极或一个所述第二电极。进一步地，所述介电弹性层呈圆环形，所述第一电极及所述第二电极为片状，并交替设置于相邻的两个所述介电弹性层之间。进一步地，所述基于介电弹性体的柔性径向驱动器还包括第一导体及第二导体，所述第一导体及所述第二导体均设置于所述壳体内，所述第一导体与多个所述第一电极相连，并将所述第一电极从所述壳体内引出，所述第二导体与多个所述第二电极相连，并将所述第二电极从所述壳体内引出。进一步地，所述壳体包括上端盖、下端盖及安装筒，所述介电弹性层设置于所述安装筒内，所述上端盖及所述下端盖盖设于所述安装筒的两端，在所述上端盖及所述下端盖与所述容置腔相适应的位置上均形成有通孔，所述第一导体及所述第二导体设置于所述介电弹性层的外侧壁与所述安装筒的内侧壁之间；所述驱动器还包括第一连接端子及第二连接端子，所述第一连接端子及所述第二连接端子设置于所述上端盖或所述下端盖上，所述第一导体将多个所述第一电极与所述第一连接端子相连，所述第二导体将多个所述第二电极与所述第二连接端子相连。进一步地，在所述上端盖与最上端的所述介电弹性层之间还设置有第一垫片，在所述下端盖与最下端的所述介电弹性层之间还设置有第二垫片。进一步地，所述第一垫片及所述第二垫片均固定于所述介电弹性层上，并覆盖所述第一电极及所述第二电极，所述第一垫片与所述上端盖之间，以及所述第二垫片与所述下端盖之间均形成有润滑层。进一步地，所述第一导体及所述第二导体均设置于所述介电弹性层的侧壁与所述壳体之间，所述第一导体及所述第二导体均呈半圆筒状，在所述第一导体及所述第二导体之间还填充有绝缘体，所述第一导体、所述第二导体及所述绝缘体一起形成一完整的圆筒，并包覆于所述介电弹性层的外侧壁外。进一步地，所述第一电极及所述第二电极均为圆环形的片状电极，该圆环形的片状电极的外圆周上形成有第一半径圆周段及第二半径圆周段，所述第一半径圆周段的半径大于所述第二半径圆周段的半径，所述第一电极的第一半径圆周段与所述第一导体相连，所述第二电极的第一半径圆周段与所述第二导体相连。本技术还提供了一种柔性径向驱动系统，该系统包括杆体、电源、控制单元，及上述的柔性径向驱动器，所述杆体穿设于所述容置腔内，所述第一电极及所述第二电极均与所述电源相连，所述控制单元对所述电源传递至所述第一电极及所述第二电极的电流或电压进行控制。综上所述，本技术通过设置介电弹性层，并在介电弹性层的上下两侧设置第一电极及第二电极，利用介电弹性层的逆压电效应来对放置于容置腔内的物体施加作用力，因此，该驱动器的响应速度较快；由于介电弹性层自身具有柔性，且其作用力与自身的形变量有关，因此，通过施加电压的控制即可以对施加的作用力进行精密的控制。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1所示为本技术实施例提供的基于介电弹性体的柔性径向驱动器的轴测结构示意图。图2所示为图1中基于介电弹性体的柔性径向驱动器的侧视结构示意图。图3所示为图2中A-A方向的截面结构示意图。图4所示为图2中B-B方向的截面结构示意图。图5所示为图3中第一导体的结构示意图。图6所示为图3中第一电极的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。本技术提供了一种基于介电弹性体的柔性径向驱动器及柔性径向驱动系统，该驱动器能够在保证精密度的同时，还具有较好的柔顺性、较高的响应速度及较低的能耗。图1所示为本技术实施例提供的基于介电弹性体的柔性径向驱动器的轴测结构示意图，图2所示为图1中基于介电弹性体的柔性径向驱动器的侧视结构示意图，图3所示为图2中A-A方向的截面结构示意图。如图1至图3所示，本技术实施例提供的基于介电弹性体的柔性径向驱动器包括由介电弹性体(DielectricElastomer,DE)材料制成的介电弹性层10、壳体20、第一电极31及第二电极32，介电弹性层10的中部形成有贯通上下表面的容置腔11，介电弹性层10设置于壳体20内，壳体20的上下端内壁及内侧壁对介电弹性层10形成束缚，第一电极31及第二电极32分别设置于介电弹性层10的两侧。在本实施例中，由于介电弹性体为一种典型的电活性聚合物(ElectroactivePolymer,EAP)，其具有一定的柔性，当在介电弹性体的厚度方向上加载电压后，上下两层电极上的电荷聚集产生高强度的电场，电场的强度等于加载的电压除以介电弹性体的厚度，电场产生电场力效果相当于在介电弹性体的厚度方向上施加一个正压力，当电场力足够大的时候，介电弹性体将产生明显的面积和厚度变化。因此，当在由介电弹性体材料制成的介电弹性层10的两端分别通过第一电极31及第二电极32施加电压时，介电弹性层10的厚度会减小，与此相应地，其在与厚度方向垂直的平面上的面积会增大，而在介电弹性层10的上下两端及外侧面的侧壁均受到了壳体20的限制，介电弹性层10只能够向其中部，也即容置腔11所在的方向延伸。此时，介电弹性层10就会对放置于容置腔11内的物体，如转轴、连接杆等施加作用力。优选地，该驱动器能够通过介电弹性层10向放置于容置腔11内的物体在自身径向方向进行抓取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于介电弹性体的柔性径向驱动器，其特征在于：包括由介电弹性体材料制成的介电弹性层、壳体、第一电极及第二电极，所述介电弹性层的中部形成有贯通所述介电弹性层上下表面的容置腔，所述介电弹性层设置于所述壳体内，所述壳体的上下端内壁及内侧壁对所述介电弹性层形成束缚，所述第一电极及所述第二电极分别设置于所述介电弹性层的两侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于介电弹性体的柔性径向驱动器，其特征在于：包括由介电弹性体材料制成的介电弹性层、壳体、第一电极及第二电极，所述介电弹性层的中部形成有贯通所述介电弹性层上下表面的容置腔，所述介电弹性层设置于所述壳体内，所述壳体的上下端内壁及内侧壁对所述介电弹性层形成束缚，所述第一电极及所述第二电极分别设置于所述介电弹性层的两侧。


2.根据权利要求1所述的基于介电弹性体的柔性径向驱动器，其特征在于：所述介电弹性层为多个，多个所述介电弹性层层叠设置，所述第一电极及所述第二电极为多个，多个所述第一电极及所述第二电极交替设置于所述介电弹性层的上下表面上，两个相邻的所述介电弹性层之间共用一个所述第一电极或一个所述第二电极。


3.根据权利要求2所述的基于介电弹性体的柔性径向驱动器，其特征在于：所述介电弹性层呈圆环形，所述第一电极及所述第二电极为片状，并交替设置于相邻的两个所述介电弹性层之间。


4.根据权利要求2所述的基于介电弹性体的柔性径向驱动器，其特征在于：所述基于介电弹性体的柔性径向驱动器还包括第一导体及第二导体，所述第一导体及所述第二导体均设置于所述壳体内，所述第一导体与多个所述第一电极相连，并将所述第一电极从所述壳体内引出，所述第二导体与多个所述第二电极相连，并将所述第二电极从所述壳体内引出。


5.根据权利要求4所述的基于介电弹性体的柔性径向驱动器，其特征在于：所述壳体包括上端盖、下端盖及安装筒，所述介电弹性层设置于所述安装筒内，所述上端盖及所述下端盖盖设于所述安装筒的两端，在所述上端盖及所述下端盖与所述容置腔相适应的位置上均形成有通孔，所述第一导体及所述第二导体设置于所述介电弹性层的外侧壁与所述安装筒的内侧壁之间；
所述驱动器还包括第一连接端子及第二连接端子，所述第一连接端子及所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弘，曲绍兴，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，
类型：新型
国别省市：浙江;33