[发明专利]基于光致形状记忆聚合物驱动的机械爪装置及其方法

权利要求书

1. 一种基于光致形状记忆聚合物驱动的机械爪装置，其特征在于包括紧固螺栓(1)、卡块(2)、装卸螺栓(3)、基座(4)、光致形状记忆聚合物层合梁(5)；基座(4)与卡块(2)之间设有卡槽，光致形状记忆聚合物层合梁(5)的一端置于卡槽内，紧固螺栓(1)穿过卡块(2)上的通孔，进入基座(4)的螺纹孔并卡紧光致形状记忆聚合物层合梁(5)，光致形状记忆聚合物层合梁（5）包括光致形状记忆聚合物(5.1)、弹性梁(5.2)、金属保护片(5.3)，光致形状记忆聚合物(5.1)黏贴在弹性梁(5.2)的两个侧面上，金属保护片(5.3) 黏贴在光致形状记忆聚合物(5.1)远离卡槽的一端侧面上，基座(4)上设有装卸螺栓(3),用于将机械爪装置与其他结构相连接。

2.按照权利要求1所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的机械爪装置，其特征在于所述的光致形状记忆聚合物层合梁(5)的末端位移在0到50微米之间。

3. 按照权利要求1所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的机械爪装置，其特征在于所述的弹性梁(5.2)采用聚丙烯材料，其杨氏模量为1500-2000MPa。

4. 按照权利要求1所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的机械爪装置，其特征在于所述的光致形状记忆聚合物(5.1)采用聚合物中掺杂光敏物质来合成，在紫外光照射下杨氏模量变化范围为5MPa到123MPa，当照射的紫外光波长为325nm时，光致形状记忆聚合物(5.1)的杨氏模量增大；当照射的紫外光波长为248nm时，光致形状记忆聚合物(5.1)的杨氏模量减小。

5. 按照权利要求1所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的机械爪装置，其特征在于，所述的光致形状记忆聚合物(5.1)的长度可以不等于弹性梁(5.2)的长度，即对弹性梁(5.2)的部分区域进行黏贴光致形状记忆聚合物(5.1)。

6. 按照权利要求4所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的机械爪装置，其特征在于所述的光敏物质为螺吡喃或肉桂酸。

7.一种使用如权利要求1所述装置的基于光致形状记忆聚合物驱动的机械爪的方法，其特征在于：光致形状记忆聚合物(5.1)为作动器，当内侧的光致形状记忆聚合物层在波长325nm紫外光照射下时，其杨氏模量增大并且收缩，弹性梁(5.2)在光致形状记忆聚合物(5.1)的单侧收缩力作用下发生弯曲，当两根光致形状记忆聚合物层合梁(5)的内侧光致形状记忆聚合物层（5.1）同时被波长325nm紫外光照射，贴有金属保护片（5.3）的一端发生相向弯曲时，处于两根光致形状记忆聚合物层合梁(5)中间的目标物被挤压，实现机械爪的抓取功能；在目标物被抓取后，内侧光致形状记忆聚合物在波长248nm的紫外光照射下时，其杨氏模量减小并且舒张，外侧光致形状记忆聚合物在波长325nm的紫外光照射下时，其杨氏模量增大并且收缩，此时两根光致形状记忆聚合物层合梁(4)贴有金属保护片（5.3）的一端发生反向弯曲，处于两根光致形状记忆聚合物层合梁(5)中间的目标物被释放，实现机械爪的卸载功能。