一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手及其制备方法技术

本发明专利技术涉及机械手，具体是一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手及其制备方法。本发明专利技术解决了传统的机械手在抓持形状复杂的物体时容易导致抓持不牢固、对被抓持物体尺寸大小的适应性差的问题。一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手，包括基座和四根尺寸一致的柔性手指；所述基座包括圆盘形座体；圆盘形座体的正面延伸设置有四个沿周向等距排列的插接槽；所述每根柔性手指均包括条形液晶弹性体驱动层、条形柔性隔热层、条形柔性封装层A、条形可变刚度层、条形柔性封装层B；四根柔性手指的尾端一一对应地插接固定于四个插接槽内。本发明专利技术适用于工业机器人。工业机器人。工业机器人。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手及其制备方法


[0001]本专利技术涉及机械手，具体是一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着工业化进程的推进和经济的迅速发展，劳动力不足、人工成本增加等问题越来越受到人们的普遍关注，机械手应运而生。机械手是工业机器人的重要组成部分，其极大地解放了人力，能替代人手完成诸多复杂且繁琐的劳动任务，是社会生产的中坚力量。
[0003]传统的机械手通常由刚性材料制成，其大都采用电机、液压、气动等方式进行驱动，具有刚度大、输出载荷大、运动精度高等特点。但是在实际应用中，传统的机械手由于自身材料和结构的限制，存在如下问题：其一，在抓持形状复杂的物体时，传统的机械手无法很好地包覆被抓持物体，由此导致二者之间的接触面积较小，从而容易导致抓持不牢固。其二，在抓持不同尺寸大小的物体时，传统的机械手无法根据被抓持物体的尺寸大小灵活调节手指的合拢程度，因此其对被抓持物体尺寸大小的适应性差。
[0004]基于此，有必要专利技术一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手及其制备方法，以解决传统的机械手在抓持形状复杂的物体时容易导致抓持不牢固、对被抓持物体尺寸大小的适应性差的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决传统的机械手在抓持形状复杂的物体时容易导致抓持不牢固、对被抓持物体尺寸大小的适应性差的问题，提供了一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手及其制备方法。
[0006]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手，包括基座和四根尺寸一致的柔性手指；所述基座包括圆盘形座体；圆盘形座体的正面延伸设置有四个沿周向等距排列的插接槽；圆盘形座体的正面与背面之间贯通开设有四个沿周向等距排列的穿线孔A，且四个穿线孔A一一对应地位于四个插接槽的周向一侧；圆盘形座体的正面与背面之间贯通开设有四个沿周向等距排列的穿线孔B，且四个穿线孔B一一对应地位于四个插接槽的周向另一侧；所述每根柔性手指均包括条形液晶弹性体驱动层、条形柔性隔热层、条形柔性封装层A、条形可变刚度层、条形柔性封装层B；条形液晶弹性体驱动层的内部埋设有由镍铬合金电阻丝绕制而成的蛇形电热线圈A，且蛇形电热线圈A的两端均向外引出；条形柔性隔热层的正面和背面各沿宽度方向开设有一排矩形豁槽，且两排矩形豁槽沿长度方向交错排列；条形柔性隔热层的正面与条形液晶弹性体驱动层的背面粘接固定；条形柔性封装层A的正面与条形柔性隔热层的背面粘接固定；条形可变刚度层的正面与条形柔性封装层A的背面粘接固定，且条形柔性封装层A的边缘曝露于条形可变刚度层外；条形可变刚度层的背面
沿宽度方向开设有两道半圆形豁槽；条形柔性封装层B的正面分别与条形可变刚度层的背面和条形柔性封装层A的背面边缘粘接固定；条形柔性封装层B的正面与条形可变刚度层的背面之间埋设有一组由镍铬合金电阻丝绕制而成的蛇形电热线圈B，且该组蛇形电热线圈B包括三个蛇形电热线圈B；三个蛇形电热线圈B的两端均向外引出，且三个蛇形电热线圈B和两道半圆形豁槽沿长度方向交错排列；四根柔性手指的尾端一一对应地插接固定于四个插接槽内；四个蛇形电热线圈A的两端一一对应地贯穿四个穿线孔A；四组蛇形电热线圈B的两端一一对应地贯穿四个穿线孔B。
[0007]一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手的制备方法（该方法用于制备本专利技术所述的一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手），该方法是采用如下步骤实现的：步骤一：制备条形液晶弹性体驱动层；具体步骤如下：步骤1.1：将液晶单体与甲苯按质量比115:36在烧杯中混合，制得混合液A；步骤1.2：先将混合液A置于100℃的烘台上加热20min，再依次向混合液A中加入PETMP、HHMP、DPA，然后磁力搅拌3min，而后真空脱气2min，制得混合液B；所述PETMP作为交联剂，且所述PETMP与混合液A的质量比为1:151；所述HHMP作为光引发剂，且所述HHMP与混合液A的质量比为25:151；所述DPA作为催化剂；步骤1.3：先将混合液B注入模具内，再将由镍铬合金电阻丝绕制而成的蛇形电热线圈A浸没于混合液B中，然后固化成型，制得条形液晶弹性体驱动层；步骤二：制备条形柔性隔热层；具体步骤如下：步骤2.1：将聚二甲基硅氧烷注入模具内，然后固化成型，制得条形柔性隔热层；步骤2.2：在条形柔性隔热层的正面和背面各沿宽度方向开设一排矩形豁槽；步骤三：制备条形柔性封装层A；具体步骤如下：将ESSIL 296硅橡胶注入模具内，然后固化成型，制得条形柔性封装层A；步骤四：制备条形可变刚度层；具体步骤如下：步骤4.1：将热塑性聚氨酯弹性体加热熔化后注入模具内，然后热压成型，制得条形可变刚度层；步骤4.2：在条形可变刚度层的背面沿宽度方向开设两道半圆形豁槽；步骤五：制备条形柔性封装层B；具体步骤如下：步骤5.1：将Ecoflex00
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50组分A与Ecoflex00
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50组分B按质量比1:1混合后搅拌均匀，制得Ecoflex00
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50预聚混合物；所述Ecoflex00
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50组分A为铂催化硅橡胶基体；所述Ecoflex00
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50组分B为铂催化硅橡胶固化剂；步骤5.2：将Ecoflex00
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50预聚混合物注入模具内，然后固化成型，制得条形柔性封装层B；步骤六：先将条形柔性隔热层的正面与条形液晶弹性体驱动层的背面粘接固定，再将条形柔性封装层A的正面与条形柔性隔热层的背面粘接固定，然后将条形可变刚度层的正面与条形柔性封装层A的背面粘接固定，而后将三个由镍铬合金电阻丝绕制而成的蛇形电热线圈B放置于条形可变刚度层的背面，随后将条形柔性封装层B的正面分别与条形可变刚度层的背面和条形柔性封装层A的背面边缘粘接固定，由此制得单根柔性手指；步骤七：重复执行步骤一至步骤六，制得四根柔性手指；
步骤八：采用聚四氟乙烯制备基座；所述基座包括圆盘形座体；圆盘形座体的正面延伸设置有四个沿周向等距排列的插接槽；圆盘形座体的正面与背面之间贯通开设有四个沿周向等距排列的穿线孔A，且四个穿线孔A一一对应地位于四个插接槽的周向一侧；圆盘形座体的正面与背面之间贯通开设有四个沿周向等距排列的穿线孔B，且四个穿线孔B一一对应地位于四个插接槽的周向另一侧；步骤九：先将四个蛇形电热线圈A的两端一一对应地贯穿四个穿线孔A，再将四组蛇形电热线圈B的两端一一对应地贯穿四个穿线孔B，然后将四根柔性手指的尾端一一对应地插接固定于四个插接槽内，并用热熔胶填充固定，由此制得一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手。
[0008]所述步骤一中，液晶单体为RM257液晶单体。
[0009]所述步骤二中，聚二甲基硅氧烷为Sylgard 184聚二甲基硅氧烷。
[0010]所述步骤四中，热塑性聚氨酯弹性体为Desmopan 192热塑性聚氨酯弹性体。
[0011]所述步骤六中，条形柔性隔热层的正面与条形液晶弹性体驱动层的背面之间、条形柔性封装层A的正面与条形柔性隔热层的背面之间、条形可变刚度层的正面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手，其特征在于：包括基座和四根尺寸一致的柔性手指；所述基座包括圆盘形座体（101）；圆盘形座体（101）的正面延伸设置有四个沿周向等距排列的插接槽（102）；圆盘形座体（101）的正面与背面之间贯通开设有四个沿周向等距排列的穿线孔A（103），且四个穿线孔A（103）一一对应地位于四个插接槽（102）的周向一侧；圆盘形座体（101）的正面与背面之间贯通开设有四个沿周向等距排列的穿线孔B（104），且四个穿线孔B（104）一一对应地位于四个插接槽（102）的周向另一侧；所述每根柔性手指均包括条形液晶弹性体驱动层（201）、条形柔性隔热层（202）、条形柔性封装层A（203）、条形可变刚度层（204）、条形柔性封装层B（205）；条形液晶弹性体驱动层（201）的内部埋设有由镍铬合金电阻丝绕制而成的蛇形电热线圈A（206），且蛇形电热线圈A（206）的两端均向外引出；条形柔性隔热层（202）的正面和背面各沿宽度方向开设有一排矩形豁槽（207），且两排矩形豁槽（207）沿长度方向交错排列；条形柔性隔热层（202）的正面与条形液晶弹性体驱动层（201）的背面粘接固定；条形柔性封装层A（203）的正面与条形柔性隔热层（202）的背面粘接固定；条形可变刚度层（204）的正面与条形柔性封装层A（203）的背面粘接固定，且条形柔性封装层A（203）的边缘曝露于条形可变刚度层（204）外；条形可变刚度层（204）的背面沿宽度方向开设有两道半圆形豁槽（208）；条形柔性封装层B（205）的正面分别与条形可变刚度层（204）的背面和条形柔性封装层A（203）的背面边缘粘接固定；条形柔性封装层B（205）的正面与条形可变刚度层（204）的背面之间埋设有一组由镍铬合金电阻丝绕制而成的蛇形电热线圈B（209），且该组蛇形电热线圈B（209）包括三个蛇形电热线圈B（209）；三个蛇形电热线圈B（209）的两端均向外引出，且三个蛇形电热线圈B（209）和两道半圆形豁槽（208）沿长度方向交错排列；四根柔性手指的尾端一一对应地插接固定于四个插接槽（102）内；四个蛇形电热线圈A（206）的两端一一对应地贯穿四个穿线孔A（103）；四组蛇形电热线圈B（209）的两端一一对应地贯穿四个穿线孔B（104）。2.一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手的制备方法，该方法用于制备如权利要求1所述的一种液晶弹性体驱动的多稳态柔性抓手，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：步骤一：制备条形液晶弹性体驱动层（201）；具体步骤如下：步骤1.1：将液晶单体与甲苯按质量比115:36在烧杯中混合，制得混合液A；步骤1.2：先将混合液A置于100℃的烘台上加热20min，再依次向混合液A中加入PETMP、HHMP、DPA，然后磁力搅拌3min，而后真空脱气2min，制得混合液B；所述PETMP作为交联剂，且所述PETMP与混合液A的质量比为1:151；所述HHMP作为光引发剂，且所述HHMP与混合液A的质量比为25:151；所述DPA作为催化剂；步骤1.3：先将混合液B注入模具内，再将由镍铬合金电阻丝绕制而成的蛇形电热线圈A（206）浸没于混合液B中，然后固化成型，制得条形液晶弹性体驱动层（201）；步骤二：制备条形柔性隔热层（202）；具体步骤如下：步骤2.1：将聚二甲基硅氧烷注入模具内，然后固化成型，制得条形柔性隔热层（202）；步骤2.2：在条形柔性隔热层（202）的正面和背面各沿宽度方向开设一排矩形豁槽（207）；
步骤三：制备条形柔性封装层A（203）；具体步骤如下：将ESSIL 296硅橡胶注入模具内，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎相孟，赵晓东，魏慧芬，祝锡晶，叶林征，石强盛杰，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：