一种具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件及方法技术

本发明专利技术公开了一种具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件及方法；该人工肌肉纤维集束器件组成包括螺旋形人工肌肉纤维基本单元、封装材料、电极接口和驱动控制系统；人工肌肉纤维基本单元可响应外加电场而伸长或收缩；多根人工肌肉纤维基本单元采取并联或串联结合、并联和串联结合的方式集束，并将每根基本单元的两根引线接入电极接口，最终整体封装制备成人工肌肉纤维集束器件。本发明专利技术提供的人工肌肉纤维集束器件可通过驱动控制系统完成对单根纤维基本单元的协同控制，实现集束的伸长、收缩、弯曲和扭转运动模式，同时具有应变自感知、高电学稳定性等特点，适用于柔性机器人、类人机器人、智能假肢、管道机器人、水下机器人等应用场景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于人工肌肉材料，具体涉及一种具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件及方法。

技术介绍

1、人工肌肉是一类在外刺激源的作用下可以产生伸缩、膨胀、弯曲、扭转等一系列基本运动的柔性材料和器件的统称。电驱动人工肌肉可以响应外加电场，具有大形变、响应频率高、能量密度高、能量转换效率高等特点，是最有潜力的人工肌肉材料之一。基于电驱动人工肌肉开发的柔性机器人、微流控等装置在医疗服务、深海探测、军事侦察等领域具有广阔的应用前景。

2、规模化应用人工肌肉需要构建模块化集成的器件，即人工肌肉集束器件，以提高运动自由度，同时增加输出力、功率等的绝对值，如nicholas kellaris等（kellaris n,gopaluni venkata v, smith g m, et al. peano-hasel actuators: muscle-mimetic,electrohydraulic transducers that linearly contract on activation[j]. sciencerobotics, 2018, 3(14)本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件，其特征在于，主要由人工肌肉纤维基本单元、封装材料、电极接口和驱动控制系统组成；多根人工肌肉纤维基本单元采取串联或并联、串联和并联的方式集束，每根人工肌肉纤维基本单元均设有两根引线，通过引线将人工肌肉纤维基本单元接入电极接口；将多根人工肌肉纤维基本单元组成的人工肌肉纤维集束与电极接口通过封装材料进行封装，形成人工肌肉纤维集束器件；人工肌肉纤维集束器件通过驱动控制系统实现伸长、收缩、弯曲和扭转运动。

2.根据权利要求1所述的具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件，其特征在于，所述人工肌肉纤维基本单元具有螺旋形纤维形态，其在外加电场作...

【技术特征摘要】

1.一种具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件，其特征在于，主要由人工肌肉纤维基本单元、封装材料、电极接口和驱动控制系统组成；多根人工肌肉纤维基本单元采取串联或并联、串联和并联的方式集束，每根人工肌肉纤维基本单元均设有两根引线，通过引线将人工肌肉纤维基本单元接入电极接口；将多根人工肌肉纤维基本单元组成的人工肌肉纤维集束与电极接口通过封装材料进行封装，形成人工肌肉纤维集束器件；人工肌肉纤维集束器件通过驱动控制系统实现伸长、收缩、弯曲和扭转运动。

2.根据权利要求1所述的具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件，其特征在于，所述人工肌肉纤维基本单元具有螺旋形纤维形态，其在外加电场作用下实现伸长和收缩运动。

3.根据权利要求1所述的具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件，其特征在于，所述人工肌肉纤维基本单元的材料组成包括绝缘材料和柔性电极材料；所述绝缘材料包括聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚酰胺、聚酰亚胺、天然橡胶、硅橡胶、丁苯橡胶、玻璃、石英的有机或无机材料中的一种或多种复合；所述柔性电极材料包括柔性电极、金属纳米线、碳纳米管、石墨烯、导电银浆、导电碳脂、液态金属、凝胶电极、导电胶带中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的具有多种运动模式的人工肌肉纤维集束器件，其特征在于，所述人工肌肉纤维基本单元采取串联或/和并联方式；多根相同直径或者不同直径尺寸的人工肌肉纤维基本单元以平行排列、以六边形紧密堆砌排列、以大直径人工肌肉纤维基本单元嵌套一根或多根小直径人工肌肉纤维基本单元排列、以及组合排列；所述人工肌肉纤维基本单元采取并联方式集束时，其保持竖直、弯曲或扭转状态；所述人工肌肉纤维基本单元在弯曲状态时，其弯曲角度为0°-180...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志军，李恒毅，瞿瑞祥，陈福广，梁艺鸣，张利昂，宋晓珂，马思远，冯雪，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：