一种仿生人工肌肉集束结构的制备方法和电驱动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种仿生人工肌肉集束结构的制备方法及其电驱动控制方法，通过制备仿生人工肌肉电致动膜溶液、制备电极膜溶液、制备高扭度多壁碳纳米管纱线、制备仿生人工肌肉纤维、仿生人工肌肉集束成型得到六棱柱形的人工肌肉纤维，最后将纤维截面分为八个加电区域独立加电。本发明专利技术采用上述结构的一种仿生人工肌肉集束结构的制备方法其电驱动控制方法，其六棱柱构形稳定、强度高、易于组装，生产工艺简单、响应迅速、结构稳固、运动自由度高。运动自由度高。运动自由度高。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生人工肌肉集束结构的制备方法和电驱动控制方法


[0001]本专利技术涉及仿生人工肌肉
，尤其是涉及一种仿生人工肌肉集束结构的制备方法和电驱动控制方法。

技术介绍

[0002]随着柔性机器人开发的深入与电致动聚合物材料以及智能材料的诞生，作为柔性机器人和智能驱动关键的人工肌肉已经成为仿生领域的研究重点。现有柔性机器人的肌肉部分大多数为刚性器件，在柔顺性、功率密度、能量利用效率和结构功能一体化等方面与生物肌肉相比还有很大差距。然而电致动聚合物材料是近年来研究的热点材料，它能够在电激励下产生可逆的弯曲偏转和输出力。相比于传统聚合物材料，电致动聚合物有形变大、驱动电压低、质量轻、柔韧性好等优点，使其在仿生人工肌肉、生物医学、水下机器人、仿生机器人等诸多工程领域呈现出巨大的潜能。
[0003]然而，仿生人工肌肉作为驱动部件也存在着应形变量小、输出力弱和形变方向单一等缺点，且实现功能的增加也会使其控制策略愈加复杂，这些问题使得仿生人工肌肉无法广泛应用于目前的智能驱动材料领域。因此，开发一种构型稳定、响应输出力大、形变自由度高的仿生人工肌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生人工肌肉集束结构的制备方法，其特征在于：步骤如下；S1、制备仿生人工肌肉电致动膜溶液：将海藻酸钠溶于蒸馏水中，制成浓度为30mg/ml的海藻酸钠溶液，水浴加热并搅拌，再加入十二烷基硫酸钠加入溶液中，使用磁力搅拌器搅拌均匀后将保水剂丙三醇滴入溶液并继续恒温搅拌致混合均匀，得到电致动膜溶液；S2、制备电极膜溶液；将海藻酸钠溶于蒸馏水中制备海藻酸钠溶液，水浴恒温搅拌至完全溶解，再将多壁碳纳米管水分散液滴入溶液中，继续搅拌直至充分混合，得到电极膜溶液；S3、制备高扭度多壁碳纳米管纱线：将多壁碳纳米管片材以12000转/米的速度进行扭转，然后用PVA基H2SO4固体凝胶电解质对阳极纱线与阴极纱线进行浸润，干燥后对阳极纱线和阴极纱线使用S
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Z型捻度进行加捻缠绕，形成高扭度多壁碳纳米管纱线，即电致动伸缩纱线；S4、制备仿生人工肌肉纤维：将聚乙烯醇作为原材料，使用3D打印机打印仿生人工肌肉纤维骨架，将打印完成的聚乙烯醇骨架置入六棱柱型模具中，聚乙烯醇骨架与六棱柱型模具之间形成六个外围缝隙，在外围缝隙处填充S2制得的电极膜溶液，获得电极层；充分干燥后，使用蒸馏水溶解聚乙烯醇骨架，再使用滴管将S1制得的电致动膜溶液注入模具内层空隙处形成电致动层，并将两根S3制得的电致动伸缩纱线置入电致动层中央，最后放入真空干燥箱内对人工肌肉纤维进行干燥；S5、仿生人工肌肉集束成型：将PVA基H2SO4固体凝胶电解质均匀涂覆在S4制得的仿生人工肌肉纤维表面形成凝胶电解质层，并将其放入真空干燥箱中干燥，最后将7条人工肌肉纤维为一单位组装成束，在每一束的外围包裹绝缘外壳，得到仿生人工肌肉集束。2.根据权利要求1所述的一种仿生人工肌肉集束结构的制备方法，其特征在于：S1和S2中使用的海藻酸钠纯度为90％，S1使用的十二烷基硫酸钠纯度≥90％，丙三醇纯度≥99％。3.如权利要求1
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2所述的一种仿生人工肌肉集束结构的电驱动控制方法，其特征在于：将每个人工肌肉纤维一端的电极层区域和两根电致动伸缩纱线的一端作为8个加电区域，按1
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8编号，其中电极层区域按顺时针方向为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊杰，韦康，姚金彤，唐小虎，马莹莹，王思永，于涛，姜震，方铭践，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：