一种仿蛙舌软体执行器制造技术

本发明专利技术公开了一种仿蛙舌软体执行器，属于软体机器人领域，包括：折纸模块，其包括连接件一和活动块；所述连接件一的两端各固定连接有一个所述活动块；所述连接件一和活动块的内部设置有连通的空腔一；静电吸附单元，其包括正极和负极；其中所述连接件一相靠近的一侧均固定安装有所述静电吸附单元；两个所述静电吸附单元固定连接；与现有技术相比，本申请利用了双重折纸优异的展开/收缩比，执行器主体在紧凑轻巧的小体积前提下能够实现较大的展开运动，有助于模仿复现变色龙舌头在捕食过程中进行的收缩弹伸活动，通过静电吸附结构使执行器前端拥有了仅通过轻微接触便可以操作/抓取易碎、轻质、平面化物体的能力。平面化物体的能力。平面化物体的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种仿蛙舌软体执行器


[0001]本专利技术涉及软体机器人领域，具体涉及一种仿蛙舌软体执行器。

技术介绍

[0002]折纸技术是在不拉伸或撕裂薄纸的情况下对薄纸进行多次弯折操作，从而将平面纸张转变成二维或三维几何形状，仅需要通过一次折叠便可以获得固定模式且运作稳定的铰链结构，在不使用时可以折叠成紧凑的形状、而在部署状态下则产生较大的运动。而静电吸附技术则是通过在绝缘介质中嵌入分离电极并通入千伏级的高压，利用在介电体表面引起的极化产生的吸附力来实现对靶材的吸附，在抓取平面物体与操作如烟灰等极易碎物体方面具有不可替代的优势。
[0003]WoongbaeKim等人(WoongbaeKim,JaeminEom,andKyu
‑
JinCho.ADual
‑
OrigamiDesignthatEnablestheQuasisequentialDeploymentandBending MotionofSoftRobotsandGrippers.Adv.Intell.Syst.2022,4,2100176.)在双重折纸执行器的基础上通过在执行器弯曲内侧增加折叠状的应变限制层结构将执行器的运动行为限制为以弯曲运动为主，极大地提升了双重折纸执行器的抓握能力，然而(1)限制层被设计为与执行器共同打印牺牲了原有双重折纸执行器的伸展能力，(2)执行器末端输出力较低无法操作易碎与平面物体，(3)限制层在展开的时候呈现为两个大角度相交且带有一定弧度的曲面，而流体驱动的执行器本身在输入压力后呈现为膨胀的球形曲面，无法为静电吸附垫的安装提供平整表面。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种仿蛙舌软体执行器，基于生物启发双模变形的双重折纸结构，利用流体驱动激发不可拉伸折纸组件间非对称展开引起的准顺序伸展和弯曲行为，通过合理地设置组件对折纸结构的运动行为进行设计，引入静电吸附增加原有双重折纸结构缺乏的平面操作与易碎品操作能力，借助低成本的熔融沉积建模3D打印和硅胶灌模完成组件制造，使得最终在双重折纸结构上实现具备类变色龙舌头工作方式和功能的仿生软体执行器。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种仿蛙舌软体执行器，包括：
[0007]折纸模块，其包括连接件一和活动块；所述连接件一的两端各固定连接有一个所述活动块；所述连接件一和活动块的内部设置有连通的空腔一；
[0008]静电吸附单元，其包括正极和负极；
[0009]其中所述连接件一相靠近的一侧均固定安装有所述静电吸附单元；两个所述静电吸附单元固定连接。
[0010]在一些实施例中，所述折纸模块至少设置有个；相邻的所述折纸模块通过连接件二连接；所述连接件二设置有与所述空腔一连通的空腔二；所述连接件二设置在所述折纸模块远离所述连接件一的一侧。
[0011]在一些实施例中，一个所述折纸模块的连接件一远离其他所述折纸模块的一侧固定安装有所述静电吸附单元；其余所述折纸模块的两个连接件一相靠近的一侧均固定安装有所述静电吸附单元，且两个所述静电吸附单元固定连接。
[0012]在一些实施例中，安装有两个所述静电吸附单元的所述折纸模块固定安装有柔性膜；所述柔性膜设置有折痕；所述静电吸附单元在固定安装在所述柔性膜的折痕两侧。
[0013]在一些实施例中，所述正极包括正极条一和正极条二；所述正极条一上呈线性均布有正极条二；所述负极包括负极条一和负极条二；所述负极条一呈线性均布有负极条二；两个相邻所述正极条二之间设置有一个所述负极条二；两个相邻所述负极条二之间设置有一个所述正极条二。
[0014]在一些实施例中，所述正极条二和所述负极条二的间隙在0.5mm
‑
1mm之间。
[0015]在一些实施例中，所述静电吸附单元还包括硅胶层；所述正极和负极设置在所述硅胶层内。
[0016]在一些实施例中，所述折纸模块和连接件二采用熔融沉积建模D打印成型。
[0017]在一些实施例中，还包括微型泵、气动调压阀、高压直流稳压开关电源和可调直流稳压电源；其中所述微型泵和气动调压阀通过软管连接构成气路后与所述折纸模块连接；所述高压直流稳压开关电源通过铝箔导线分别与所述静电吸附单元的正负极连接；所述可调直流稳压电源连接气动调压阀；所述可调直流稳压电源连接微型泵。
[0018]在一些实施例中，所述柔性膜为PI膜。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]利用了双重折纸优异的展开/收缩比，执行器主体在紧凑轻巧的小体积前提下能够实现较大的展开运动，有助于模仿复现变色龙舌头在捕食过程中进行的收缩弹伸活动。执行器主体的双重折纸结构由内嵌在褶皱状本体的流体网络腔室接受流体输入时发生膨胀驱动，这种在一定范围内主要呈现为伸展的运动特性对于模仿变色龙舌头的工作方式十分有益，随后执行器的运动以弯曲为主，可以通过设计限制层的尺寸与结构对双重折纸执行器的运动特性进行引导以获得理想的展开方式和工作范围。
[0021]通过引入静电吸附结构使执行器前端拥有了仅通过轻微接触便可以操作/抓取易碎、轻质、平面化物体的能力，类似于变色龙舌头捕获昆虫的过程，是借助其它原理的执行器难以有效实现的操作能力。并且尝试用精确设计的不可拉伸静电吸附层代替了原有的限制层结构，可以通过设计新的静电吸附限制层的尺寸使执行器获得更好的弯曲特性以拓展在软体机器人抓手中的应用，帮助该类双重折纸抓取器在操作物体过程中获得更大的抓取力。
[0022]借助简单的熔融沉积建模3D打印技术和硅胶灌模工艺完成相关组件的制造，在低成本的优势下不涉及复杂的制作工艺，利用有效元器件对控制执行器工作的气路和电路连接进行了简化，但保留了未来进一步拓展功能和应用范围的改进空间。
附图说明
[0023]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0024]图1为本申请的静电吸附单元和双重折纸结构组成执行器的整体示意图；
[0025]图2为本申请的执行器顶端静电吸附单元结构和带静电吸附功能的限制层结构；
[0026]图3为本申请的双重折纸模块的结构示意图；
[0027]图4为本申请的执行器受正压驱动变形示意图。
具体实施方式
[0028]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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]在本说明书的描述中，参考术语“一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿蛙舌软体执行器，其特征在于，包括：折纸模块(1)，其包括连接件一(11)和活动块(12)；所述连接件一(11)的两端各固定连接有一个所述活动块(12)；所述连接件一(11)和活动块(12)的内部设置有连通的空腔一(13)；静电吸附单元(2)，其包括正极和负极；其中所述连接件一(11)相靠近的一侧均固定安装有所述静电吸附单元(2)；两个所述静电吸附单元(2)固定连接。2.根据权利要求1所述的仿蛙舌软体执行器，其特征在于，所述折纸模块(1)至少设置有2个；相邻的所述折纸模块(1)通过连接件二(3)连接；所述连接件二(3)设置有与所述空腔一(13)连通的空腔二；所述连接件二(3)设置在所述折纸模块(1)远离所述连接件一(11)的一侧。3.根据权利要求2所述的仿蛙舌软体执行器，其特征在于，一个所述折纸模块(1)的连接件一(11)远离其他所述折纸模块(1)的一侧固定安装有所述静电吸附单元(2)；其余所述折纸模块(1)的两个连接件一(11)相靠近的一侧均固定安装有所述静电吸附单元(2)，且两个所述静电吸附单元(2)固定连接。4.根据权利要求1所述的仿蛙舌软体执行器，其特征在于，安装有两个所述静电吸附单元(2)的所述折纸模块(1)固定安装有柔性膜(4)；所述柔性膜(4)设置有折痕(43)；所述静电吸附单元(2)在固定安装在所述柔性膜(4)的折痕(43)两侧。5.根据权利要求1所述的仿蛙舌软...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，王松延，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：