一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人，包括驱动层，所述驱动层为不对称的波形，所述驱动层的一端为波形的上凸结构，另一端为波形的下凹结构，所述驱动层在通电时为线性；设置在所述驱动层两端用于支撑以及移动所述驱动层的支撑装置，所述上凸结构、下凹结构用于给支撑装置提供能使其移动的应力。本发明专利技术结构简单，通过一种仿生波形的结构设计实现移动，基于仿生波形结构，该软体机器人可以把可编程智能材料的简单形变转化为整体结构往复伸缩，从而实现爬行运动；通过调整支撑装置与中间仿生波形驱动层的不同接口位置，以及中间仿生波形驱动层的波形弧度大小范围，可以大幅度提高软体机器人的驱动力，同时结构简单，减少了制作流程。减少了制作流程。减少了制作流程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人


[0001]本专利技术涉及软体机器人领域，具体是一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人。

技术介绍

[0002]随着科技的高速发展，机器人在社会生产活动中的地位越来越重要，人们对机器人技术的需求也不断提高，传统的刚性机器人由于其结构复杂、灵活性不足、适应性差等问题，逐渐难以满足我们日常生活和生产的需要，为了解决这些问题，软体机器人应运而生。
[0003]软体机器人具有柔性高、相容性好、结构简单、环境适应性好等特点，在智能仿生、医疗康复、灾难救援和侦查探测等领域具有广阔的应用前景。它多是由形状记忆聚合物、水凝胶、可编程材料、介电弹性体等智能材料制成，驱动形式和结构多种多样。其中，基于可编程智能材料的软体机器人由于具有应变大，制备简单，运动稳定，功耗较低，控制便捷等优良特性,受到了国内外学者的广泛关注，成为当前的研究热点。近些年来，基于可编程智能材料的软体机器人也得到了迅猛的的发展，国内外研究工作均取得了一定的进展。
[0004]基于可编程智能材料软体机器人的驱动原理是：在制作过程中，对其材料进行特殊的“编程”，从而使它对外界电或热的变化做出物理响应。例如，可以对材料进行编程，在通电时会舒张改变原状，产生平面方向上的扩张变形，在断电时收缩恢复原状，发生变形的可编程智能材料材料又会恢复至原形，在这个过程中会实现电能到机械能的转化，从而驱动机器人运动。
[0005]但目前，软体机器人的结构设计都较为复杂，且其驱动力不够高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人，包括：
[0009]驱动层，所述驱动层为不对称的波形，所述驱动层的一端为波形的上凸结构，另一端为波形的下凹结构，所述驱动层在通电时为线性；
[0010]设置在所述驱动层两端用于支撑以及移动所述驱动层的支撑装置，所述上凸结构、下凹结构用于给支撑装置提供能使其移动的应力。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述驱动层采用可编程智能材料，横截面为矩形。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述支撑装置包括与驱动层的下凹结构的一端密封相连的前支撑板、与驱动层的上凸结构的一端密封相连的后支撑板，以及设置在所述前支撑板、后支撑板底部的支撑底脚。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述前支撑板、后支撑板采用硬质材料，所述前支撑板、后支撑板通过粘接剂与所述驱动层连接。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述支撑底脚采用防滑材料，所述支撑底脚为三角状，所述支撑底脚通过粘接剂粘接固定在所述前支撑板、后支撑板底部。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述支撑装置的厚度等于所述驱动层的厚度。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：所述驱动层上设置有微型摄像头。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过一种仿生波形的结构设计实现移动，基于仿生波形结构，该软体机器人可以把可编程智能材料的简单形变转化为整体结构往复伸缩，从而实现爬行运动；通过调整支撑装置与中间仿生波形驱动层的不同接口位置，以及中间仿生波形驱动层的波形弧度大小范围，可以大幅度提高软体机器人的驱动力，同时结构简单，减少了制作流程，本专利技术能够应用于仿生机器人、智能驱动器、军事侦察，资源勘探，远程救援，医疗应用等领域，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0018]图1为本专利技术未通电状况下的立体结构示意图；
[0019]图2为本专利技术通电状况下的立体结构示意图；
[0020]图3为本专利技术的正视图；
[0021]图4为本专利技术前支撑板与支撑底脚的结构示意图；
[0022]图5为本专利技术驱动层的结构示意图；
[0023]图6为本专利技术后支撑板与支撑底脚的结构示意图。
[0024]图中：1
‑
驱动层、11
‑
上凸结构、12
‑
下凹结构、2
‑
支撑装置、21
‑
前支撑板、22
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后支撑板、23
‑
支撑底脚。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参阅图1、2、3，本专利技术实施例中，一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人，包括驱动层1，所述驱动层为不对称的波形，所述驱动层1的一端为波形的上凸结构11，另一端为波形的下凹结构12，所述驱动层1在通电时为线性；设置在所述驱动层1两端用于支撑以及移动所述驱动层的支撑装置2，所述上凸结构11、下凹结构12用于给支撑装置2提供能使其移动的应力。
[0027]具体的，请参阅图5，所述驱动层1由可对外界电或热的变化做出物理响应的智能材料制成，这里采用可编程智能材料，对它进行“编程”，该可编程的智能材料由PDMS和SWCNT层混合制造；将该智能材料扭曲成波形，并且通电加热一段时间后，撤掉电源冷却以后该材料仍然保持波形原状，即编程出一个波形结构，得到具有记忆性的不对称波形结构；所述驱动层1的横截面为矩形，所述驱动层1上能够设置微型摄像头，用于返回图像；所述驱动层1的波形形状根据需要调整尺寸范围，即保证驱动层形状是不规则波形，驱动层的上凸结构11、下凹结构12用于给支撑装置2提供移动的应力；在断电下，基于形状记忆原理保持图1结构，呈不对称的仿生波形，其一端为上凸结构11，另一端为下凹结构12，在通电下可以
舒张变成图2结构，呈线性结构，使得通电时，原本上凸的部分受到向下的应力，原本下凹的部分受到向上的应力。
[0028]具体的，请参阅图4、6，所述支撑部2起到支撑、移动的作用，所述支撑部2的厚度等于所述驱动层1的厚度，所述支撑部包括与驱动层1的下凹结构12的一端通过粘接剂密封相连的前支撑板21、与驱动层1的上凸结构11的一端通过粘接剂密封相连的后支撑板22，以及设置在所述前支撑板21、后支撑板22底部的支撑底脚23；所述前支撑板21、后支撑板22采用硬质材料，所述前支撑板21、后支撑板22的横截面为矩形；所述支撑底脚为三角状，所述支撑底脚通过粘接剂粘接固定在所述前支撑板21、后支撑板22底部，所述支撑底脚23采用防滑材料制成，增强了摩擦力，使得在通电时，连接在下凹结构12一端的前支撑板21因为下凹结构12受到向上的应力进而带动所述前支撑板21发生抬脚现象，而连接在上凸结构11一端的后支撑板22因为上凸结构变线行而受到向下的应力，使其不移动，在断电时，所述前支撑板21、后支撑板22又受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人，其特征在于，包括：驱动层(1)，所述驱动层为不对称的波形，所述驱动层(1)的一端为波形的上凸结构(11)，另一端为波形的下凹结构(12)，所述驱动层(1)在通电时为线性；设置在所述驱动层(1)两端用于支撑以及移动所述驱动层的支撑装置(2)，所述上凸结构(11)、下凹结构(12)用于给支撑装置(2)提供能使其移动的应力。2.根据权利要求1所述的一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人，其特征在于，所述驱动层(1)采用可编程智能材料，横截面为矩形。3.根据权利要求1所述的一种基于可编程智能材料的仿生波形软体机器人，其特征在于，所述支撑装置(2)包括与驱动层(1)的下凹结构(12)的一端密封相连的前支撑板(21)、与驱动层(1)的上凸结构(11)的一端密封相连的后支撑板(22)，以及设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘俊，张心怡，郭小辉，刘晨阳，邱雷，李典武，季芬芬，王威，韩磊，王科，郑满莹，苏雅鑫，程园，施婧，
申请(专利权)人：合肥艾创微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：