弹性电子材料的力-电特性测试装备制造技术

本发明专利技术公开了一种弹性电子材料的力

【技术实现步骤摘要】
弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备


[0001]本专利技术特别涉及一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备，属于弹性电子材料与器件


技术介绍

[0002]在仿人运动的条件下，研究弹性电子材料的力学和电学性能，对于揭示人体穿戴条件下制备技术与材料性能之间的关联规律，优化弹性电子材料与器件的设计至关重要，对于推动弹性电子新材料与器件从创新研究到应用落地的过程也具有十分重要的价值。目前，基于万能材料拉伸机结合电学测试仪表可以实现弹性电子材料力
‑
电特性的表征，但其拉伸变形方式与人体关节运动不同，在模仿人体运动时的复杂应变方面有所欠缺。而通过人体本身来进行弹性电子材料的力
‑
电特性测量，无法保证测试精度、一致性和百万次以上的疲劳实验，从而限制了对弹性电子材料与器件的准确评估及在复杂、循环应变下，材料
‑
器件
‑
性能关联规律和机制的研究。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备。
[0004]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0005]本专利技术实施例提供了一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备，包括：
[0006]仿人运动单元，包括小腿支架、大腿支架和仿人膝关节，所述仿人膝关节包括驱动机构和输出轴，所述驱动机构与所述输出轴传动连接，其中，所述大腿支架与所述驱动机构固定连接，所述小腿支架与所述输出轴固定连接，所述大腿支架和小腿支架能够在所述驱动机构的驱使下以所述输出轴为轴转动；
[0007]弹性仿生皮肤单元，包含弹性电子材料结构，所述弹性电子材料结构分别与所述小腿支架、大腿支架固定连接且至少覆盖所述仿人膝关节的一部分，所述弹性电子材料结构能够在所述仿人膝关节的运动过程中发生弹性伸缩运动；
[0008]电学测试单元，与所述弹性电子材料结构连接，并至少用于采集所述弹性电子材料结构的电学性能参数，所述电学性能参数包括电阻、电容、电感中的至少一者。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的优点包括：
[0010]1)本专利技术实施例提供的一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备，可以模拟在仿人运动、人体温度以及出汗环境下弹性电子材料的力
‑
电特性，满足人体运动和生理指标参数探测；
[0011]2)本专利技术实施例提供的一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备，可以实现人体膝关节的高精度、高重复性、百万次以上循环运动的模拟；
[0012]3)本专利技术实施例提供的一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备，通过将液态金属弹性加热器与汗液弹性微流道系统集成，构建用于仿人膝关节包覆的集人体体温与出汗
环境模拟的弹性仿生皮肤系统，对于揭示人体穿戴条件下制备技术与材料性能之间的关联规律，优化弹性电子材料与器件的设计至关重要，对于推动弹性电子新材料与器件从创新研究到应用落地的过程也具有十分重要的价值。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的一种弹性电子材料与器件力
‑
电特性测试装备的结构示意图；
[0014]图2是本专利技术的一种弹性电子材料与器件力
‑
电特性测试装备的结构示意图；
[0015]图3是本专利技术的一种弹性电子材料与器件力
‑
电特性测试装备中的仿人膝关节的结构示意图；
[0016]图4是本专利技术的一种弹性电子材料与器件力
‑
电特性测试装备中的电子皮肤的结构示意图；
[0017]图5是本专利技术的一种弹性电子材料与器件力
‑
电特性测试装备中弹性电子材料内部的结构示意图。
具体实施方式
[0018]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0019]本专利技术实施例提供的一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备，可以模拟在仿人运动、人体温度、出汗环境下弹性电子材料的力
‑
电特性，实现人体膝关节的高精度、高重复性、百万次以上循环运动的模拟；通过将液态金属弹性加热器与汗液弹性微流道系统集成，构建用于关节包覆的集人体体温与出汗环境模拟的弹性仿生皮肤系统。
[0020]本专利技术实施例提供了一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备，包括：
[0021]仿人运动单元，包括小腿支架、大腿支架和仿人膝关节，所述仿人膝关节包括驱动机构和输出轴，所述驱动机构与所述输出轴传动连接，其中，所述大腿支架与所述驱动机构固定连接，所述小腿支架与所述输出轴固定连接，所述小腿支架能够在所述驱动机构的驱使下以所述输出轴为轴相对于大腿支架发生转动；
[0022]弹性仿生皮肤单元，包含弹性电子材料结构，所述弹性电子材料结构分别与所述小腿支架、大腿支架固定连接且至少覆盖所述仿人膝关节的一部分，所述弹性电子材料结构能够在所述仿人膝关节的运动过程中发生弹性伸缩运动；
[0023]电学测试单元，与所述弹性电子材料结构连接，并至少用于采集所述弹性电子材料结构的电学性能参数，所述电学性能参数包括电阻、电容、电感中的至少一者。
[0024]在一具体实施方式中，所述驱动机构包括无框力矩电机，所述无框力矩电机的定子与所述大腿支架固定连接，所述无框力矩电机的转子与所述输出轴同轴设置且固定连接。
[0025]在一具体实施方式中，所述驱动机构还包括机壳，所述无框力矩电机和输出轴被封装在所述机壳内，所述机壳与所述大腿支架固定连接，所述无框力矩电机的定子与所述机壳固定连接，所述输出轴通过轴承与所述机壳转动配合。
[0026]在一具体实施方式中，所述驱动机构还包括谐波减速器，所述无框力矩电机的转子经所述谐波减速器与所述输出轴连接。
[0027]在一具体实施方式中，所述谐波减速器设置在所述机壳内，其中，所述谐波减速器的钢轮固定设置在机壳上，所述谐波减速器的柔轮与所述输出轴固定连接，所述谐波减速器的钢轮和柔轮通过波发生器啮合，所述波发生器还与所述无框力矩电机的转子的动力输出端固定连接且能够随所述转子转动。
[0028]在一具体实施方式中，所述驱动机构还包括：力矩传感器，所述力矩传感器与所述柔轮连接，并至少用于监测所述柔轮承受的外部载荷。
[0029]在一具体实施方式中，所述驱动机构还包括：霍尔传感器，所述霍尔传感器与所述转子连接，并至少用于监测所述转子的位置和转速。
[0030]在一具体实施方式中，所述驱动机构还包括：编码器，所述编码器与所述输出轴连接，并至少用于监测所述输出轴的转速和转角位置。
[0031]在一具体实施方式中，所述弹性电子材料结构内部具有多个可供流体流动的微流道结构，
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹性电子材料的力
‑
电特性测试装备，其特征在于包括：仿人运动单元，包括小腿支架、大腿支架和仿人膝关节，所述仿人膝关节包括驱动机构和输出轴，所述驱动机构与所述输出轴传动连接，其中，所述大腿支架与所述驱动机构固定连接，所述小腿支架与所述输出轴固定连接，所述小腿支架能够在所述驱动机构的驱使下以所述输出轴为轴相对于大腿支架发生转动；弹性仿生皮肤单元，包含弹性电子材料结构，所述弹性电子材料结构分别与所述小腿支架、大腿支架固定连接且至少覆盖所述仿人膝关节的一部分，所述弹性电子材料结构能够在所述仿人膝关节的运动过程中发生弹性伸缩运动；电学测试单元，与所述弹性电子材料结构连接，并至少用于采集所述弹性电子材料结构的电学性能参数，所述电学性能参数包括电阻、电容、电感中的至少一者。2.根据权利要求1所述的力
‑
电特性测试装备，其特征在于：所述驱动机构包括无框力矩电机，所述无框力矩电机的定子与所述大腿支架固定连接，所述无框力矩电机的转子与所述输出轴同轴设置。3.根据权利要求2所述的力
‑
电特性测试装备，其特征在于：所述驱动机构还包括机壳，所述无框力矩电机和输出轴被封装在所述机壳内，所述机壳与所述大腿支架固定连接，所述无框力矩电机的定子与所述机壳固定连接，所述输出轴通过轴承与所述机壳转动配合。4.根据权利要求3所述的力
‑
电特性测试装备，其特征在于：所述驱动机构还包括谐波减速器，所述无框力矩电机的转子经所述谐波减速器与所述输出轴连接。5.根据权利要求4所述的力
‑
电特性测试装备，其特征在于：所述谐波减速器设置在所述机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慰军，方灶军，陈庆盈，张驰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：