一种在软体机器人上直接制备拉伸应变传感器的工艺方法及其在逆人工肌肉软体驱动器中的应用技术

本发明专利技术提供了一种在软体机器人上直接制备拉伸应变传感器的工艺方法，并结合该工艺方法完成了一种具有自感知能力的逆人工肌肉软体驱动器装配，以实现高度灵活且精准的运动控制。该方法通过静电纺丝技术在软体机器人驱动层表面制备褶皱状拉伸应变传感器，省略了传统的传感器转移步骤，并使传感器能够与软体机器人驱动器实现大变形同步，进一步增强传感器的拉伸回复特性。该驱动器包括拉伸驱动层、褶皱感知层、应变限制层和端头，可通过内部气压调节实现最大200％的变形行程，同时通过褶皱感知层的电阻变化实时监测驱动器的自身长度变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及软体机器人，尤其是一种在软体机器人上直接制备拉伸应变传感器的工艺方法及其在逆人工肌肉软体驱动器中的应用。

技术介绍

1、软体机器人因其与环境和人类安全交互的能力而在过去十年中取得显著发展。这些机器人主要由硅橡胶、织布等低弹性模量材料组成，使其具有柔顺性和大变形性等优点，广泛应用于仿生、医疗设备、穿戴设备及特种领域。然而，软材料的复杂变形特性使得其形状和位置的监测和控制面临挑战，因此，将传感器集成到软体机器人中进行实时监测变得至关重要。

2、尽管有研究团队通过集成刚性传感器如霍尔传感器来实现基础感知功能，但这种方法可能增加系统体积和刚度。另一些团队采用嵌入微通道并使用液态合金作为传感元件来反馈变化，这虽然提供了一定的解决方案，但液态合金的泄露问题和温度敏感性限制了其应用。近年来，基于静电纺丝技术和功能纳米材料的柔弹性传感器显示出优异的机械和温度稳定性，为此类应用提供了新的可能。

技术实现思路

1、本专利技术旨在解决软体机器人在集成传感技术方面存在的问题，尤其是传统集成方法增加的体积、复本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种在软体机器人上直接制备拉伸应变传感器的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)选择软体机器人的驱动层作为基底，将驱动层预先拉伸至预定的最大变形行程，其中所述最大变形行程为200％；(b)将预拉伸的驱动层固定于圆柱形金属圆棒上，并使用锁紧环在两端固定，使用静电纺丝技术，将聚氨酯(PU)溶液通过细长针头喷射至预拉伸的驱动层表面，形成PU薄膜；(c)在PU薄膜上均匀喷涂碳纳米管(CNT)/乙醇溶液，乙醇挥发后形成导电通路；(d)在CNT层两端分别缠绕铜线并使用导电银胶固定，以形成导电通路连接；(e)再次使用静电纺丝技术，在CNT表面封装一层PU膜，以保护导电通路；(f)断开纺丝机电压...

【技术特征摘要】

1.一种在软体机器人上直接制备拉伸应变传感器的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)选择软体机器人的驱动层作为基底，将驱动层预先拉伸至预定的最大变形行程，其中所述最大变形行程为200％；(b)将预拉伸的驱动层固定于圆柱形金属圆棒上，并使用锁紧环在两端固定，使用静电纺丝技术，将聚氨酯(pu)溶液通过细长针头喷射至预拉伸的驱动层表面，形成pu薄膜；(c)在pu薄膜上均匀喷涂碳纳米管(cnt)/乙醇溶液，乙醇挥发后形成导电通路；(d)在cnt层两端分别缠绕铜线并使用导电银胶固定，以形成导电通路连接；(e)再次使用静电纺丝技术，在cnt表面封装一层pu膜，以保护导电通路；(f)断开纺丝机电压并停止电机转动，卸载锁紧环并释放预拉伸，完成应变感知层的制造。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚氨酯溶液的质量分数为10％，其中所述纺丝机电压调整为约17.5kv，其中所述电机轴转速设置为150r/min，其中在步骤(d)中，所述碳纳米管(cnt)与乙醇的混合溶液的浓度为1mg/ml。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属圆棒与纺丝机接收端的电机轴固连。另外，金属圆棒的作用不仅局限于连接电机，由于大多数软体材料是绝缘的，金属棒能够静电吸附纺丝溶液促使其均匀落在驱动层表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中，所述聚氨酯(pu)溶液经过特定的过滤处理以去除溶液中可能存在的大颗粒，确保纺...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈殿生，马骏林，张湘琳，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：