柔性体及控制其发生形变的方法技术

提供了一种柔性体及控制该柔性体发生形变的方法。柔性体包括一个或多个柔性单元，每个柔性单元包括：第一电极、第二电极、电活性聚合物层，以及薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极或漏极与所述第二电极电连接。第一电极和第二电极被配置成提供作用于所述电活性聚合物层的电场，所述电活性聚合物层被配置成响应于所述第一电极和所述第二电极提供的电场而发生形变。该柔性体可应用于机器人、义肢、按摩椅等设备，有利于简化设备的结构，提升设备的灵活度。

【技术实现步骤摘要】
柔性体及控制其发生形变的方法
本专利技术涉及一种柔性体及控制该柔性体发生形变的方法。
技术介绍
近年来，人工智能成为全球范围内的科学技术焦点，基于人工智能技术的各种新型的机器人不断问世并广泛应用于工业生产和日常生活。为了实现行走或发生局部形变的功能，目前的机器人以及其他类似的电动设备通常需要采用人工肌肉，并因此需要马达或液压系统进行控制。然而，马达或液压系统导致整个系统相对比较笨重，限制了灵活度、力量以及整体的工作性能。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种新型的柔性体，该柔性体包括一个或多个柔性单元。每个柔性单元包括：第一电极、第二电极、电活性聚合物层，以及薄膜晶体管，薄膜晶体管的源极或漏极与第二电极电连接，第一电极和第二电极被配置成提供作用于电活性聚合物层的电场，电活性聚合物层被配置成响应于第一电极和第二电极提供的电场而发生形变。根据本专利技术的一些实施例，第一电极和所述第二电极位于电活性聚合物层的同侧，或者第一电极和第二电极分别位于电活性聚合物层的两侧。根据本专利技术的一些实施例，电活性聚合物层包括离子型电活性聚合物，所述柔性单元还包括与所述电活性聚合物层接触的电解液层。根据本专利技术的一些实施例，电活性聚合物层包括N个电活性聚合物子层，所述电解液层包括N-1个电解液子层，所述电解液子层处于相邻的两个电活性聚合物子层之间，N为大于1的正整数。根据本专利技术的一些实施例，电活性聚合物层包括M个电活性聚合物子层，电解液层包括M或M+1个电解液子层，所述电解液子层和所述电活性聚合物子层间隔排布，M为正整数。根据本专利技术的一些实施例，柔性单元还包括覆盖所述薄膜晶体管的第一绝缘层，所述第二电极形成在所述第一绝缘层远离所述薄膜晶体管的一侧，所述第一绝缘层中设置有过孔，所述薄膜晶体管的源极或漏极通过所述过孔与所述第二电极电连接。根据本专利技术的一些实施例，柔性单元包括由多个所述薄膜晶体管构成的薄膜晶体管阵列，由多个所述第二电极构成的第二电极阵列，以及一个或多个所述第一电极。所述薄膜晶体管阵列中的每个薄膜晶体管的源极或漏极与所述第二电极阵列中相应的一个第二电极电连接，所述第二电极阵列中的多个所述第二电极间隔排布，分别对应于所述电活性聚合物层的不同位置。根据本专利技术的一些实施例，一个所述第一电极与至少两个所述第二电极共同提供作用于所述电活性聚合物层的电场。根据本专利技术的一些实施例，柔性单元还包括数据电压发生器，被配置为与所述薄膜晶体管阵列中的多个薄膜晶体管的源极或漏极电连接，以向所述第二电极提供不同的第一电压。根据本专利技术的一些实施例，柔性体包括多个所述柔性单元，多个所述柔性单元在沿着所述电活性聚合物层的延伸方向上排布。根据本专利技术的一些实施例，柔性体包括多个所述柔性单元，多个所述柔性单元在垂直于所述电活性聚合物层的延伸方向的方向上层叠排布。本专利技术的另外的实施例提供了一种控制如前述实施例中任一项所述的柔性体发生形变的方法，包括：向所述薄膜晶体管的源极或漏极供给第一电压；向所述第一电极供给第二电压；改变所述第一电压，以调节作用于所述电活性聚合物层的电场，控制所述柔性体发生相应的形变。根据本专利技术的一些实施例，柔性单元包括由多个所述薄膜晶体管构成的薄膜晶体管阵列、由多个所述第二电极构成的第二电极阵列、一个或多个所述第一电极、以及与所述薄膜晶体管阵列中的多个薄膜晶体管的源极或漏极电连接的数据电压发生器，所述方法包括：利用所述数据电压发生器为多个所述薄膜晶体管提供不同的所述第一电压；向所述第一电极供给所述第二电压；改变所述数据电压发生器提供的所述第一电压，以调节作用于所述电活性聚合物层的电场，控制所述柔性体发生相应的形变。根据本专利技术的一些实施例，所述柔性体包括多个所述柔性单元，所述方法包括：利用多个所述数据电压发生器分别为相应的一个所述柔性单元中的各个薄膜晶体管提供不同的所述第一电压；向所述第一电极供给所述第二电压；改变多个所述数据电压发生器提供的所述第一电压，以调节作用于所述电活性聚合物层的电场，控制所述柔性体发生相应的形变。附图说明图1示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的柔性体的柔性单元的局部截面图；图2示意性地示出了根据本专利技术的另一实施例的柔性体的柔性单元的局部截面图；图3示意性地示出了根据本专利技术的另一实施例的柔性体的柔性单元的局部截面图；图4示意性地示出了根据本专利技术的又一实施例的柔性体的柔性单元的局部截面图；图5示意性地示出了根据本专利技术的再一实施例的柔性体的柔性单元的局部截面图；图6示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的柔性体的局部截面图；以及图7示意性地示出了根据本专利技术的的另一实施例的柔性体的局部截面图。具体实施方式下面，通过示例的方式来详细说明本专利技术的具体实施例。应当理解的是，本专利技术的实施例不局限于以下所列举的示例，本领域技术人员利用本专利技术的原理或精神可以对所示出的各实施例进行修改和变型，得到形式不同的其他实施例，显然，这些实施例都落入本申请要求保护的范围。图1为本专利技术实施例所述柔性体的柔性单元100的示例性结构的局部截面图。其中，每个柔性单元100包括第一电极11、第二电极12、电活性聚合物层13以及薄膜晶体管T，薄膜晶体管T的源极s或漏极d与第二电极12电连接。第一电极11和第二电极12被配置成提供作用于电活性聚合物层13的电场，电活性聚合物层13被配置成响应于第一电极11和第二电极12提供的电场而发生形变。对于本专利技术实施例提供的柔性体，其中的电活性聚合物层可以在第一电极和第二电极提供的电场的作用下发生形变，上述电场可以通过外部电压施加至第一电极和第二电极而产生，并受外部电压和薄膜晶体管的控制。例如，具有不同波形的外部电压可以在第一电极和第二电极之间产生不同方向或强度的电场，另外，通过控制薄膜晶体管的导通或关断也可以对外部电压的平均幅值进行调制，从而使得柔性单元发生期望的形变，例如，膨胀或收缩。因而，这样的柔性体具有广泛的应用场景。例如，该柔性体可应用于机器人作为人工肌肉的组成结构。此时，可以在不需要马达或液压系统的情况下实现人工肌肉的柔性伸缩，因此，应用该柔性体可以大大简化人工肌肉的结构及其控制系统，增强人工肌肉的伸缩灵活性，提升机器人的整体性能。类似地，这种柔性体也可应用于义肢，从而提升用户行走或移动时的灵活度或便利性。而且，从以上的讨论可以理解到，该柔性体的膨胀过程实际上是将电能转换为机械能的过程，该机械能的具有较低的强度和缓和的释放过程，膨胀过程可向外部对象提供温和的冲击力，因此，该柔性体还可以应用于任何需要这种温和的冲击力的场合，包括但不限于电动按摩椅、传动器等。在图1的示例中，柔性单元100包括彼此相对的第一柔性基板10和第二柔性基板20，第一柔性基板10和第二柔性基板20可以作为柔性单元的包封结构。第一电极11和第二电极12分别位于电活性聚合物层13的两侧。替代性地，在另一实施例中，如图2所示，第一电极11和第二电极12可分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性体，所述柔性体包括一个或多个柔性单元，其特征在于，每个所述柔性单元包括：第一电极、第二电极、电活性聚合物层，以及薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极或漏极与所述第二电极电连接；/n其中，所述第一电极和第二电极被配置成提供作用于所述电活性聚合物层的电场，所述电活性聚合物层被配置成响应于所述第一电极和所述第二电极提供的电场而发生形变。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性体，所述柔性体包括一个或多个柔性单元，其特征在于，每个所述柔性单元包括：第一电极、第二电极、电活性聚合物层，以及薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极或漏极与所述第二电极电连接；
其中，所述第一电极和第二电极被配置成提供作用于所述电活性聚合物层的电场，所述电活性聚合物层被配置成响应于所述第一电极和所述第二电极提供的电场而发生形变。


2.根据权利要求1所述的柔性体，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极位于所述电活性聚合物层的同侧，或者所述第一电极和所述第二电极分别位于所述电活性聚合物层的两侧。


3.根据权利要求1所述的柔性体，其特征在于，所述电活性聚合物层包括离子型电活性聚合物，所述柔性单元还包括与所述电活性聚合物层接触的电解液层。


4.根据权利要求3所述的柔性体，其特征在于，所述电活性聚合物层包括N个电活性聚合物子层，所述电解液层包括N-1个电解液子层，所述电解液子层处于相邻的两个电活性聚合物子层之间，其中，N为大于1的正整数。


5.根据权利要求3所述的柔性体，其特征在于，所述电活性聚合物层包括M个电活性聚合物子层，所述电解液层包括M或M+1个电解液子层，所述电解液子层和所述电活性聚合物子层间隔排布，其中，M为正整数。


6.根据权利要求1所述的柔性体，其特征在于，所述柔性单元还包括覆盖所述薄膜晶体管的第一绝缘层，所述第二电极形成在所述第一绝缘层远离所述薄膜晶体管的一侧，所述第一绝缘层中设置有过孔，所述薄膜晶体管的源极或漏极通过所述过孔与所述第二电极电连接。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的柔性体，其特征在于，所述柔性单元包括由多个所述薄膜晶体管构成的薄膜晶体管阵列，由多个所述第二电极构成的第二电极阵列，以及一个或多个所述第一电极；其中，所述薄膜晶体管阵列中的每个薄膜晶体管的源极或漏极与所述第二电极阵列中相应的一个第二电极电连接，所述第二电极阵列中的多个所述第二电极间隔排布，分别对应于所述电活性聚合物层的不同位置。


8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓午，鲁俊祥，黄杰，王建树，祝培涛，张亚娇，陈婷，胡松，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，福州京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11