[发明专利]一种软体人工肌肉驱动器

说明书

本发明公开了一种软体人工肌肉驱动器，包括介电高弹性薄膜层、柔性电极层、被动层、火线和防水绝缘涂层，被动层两侧分别设有至少层介电高弹性薄膜层，柔性电极层设置在被动层和介电高弹性薄膜层之间，火线从柔性电极层中引出，防水绝缘涂层设置在介电高弹性薄膜层和柔性电极层厚度方向的两侧。本发明可实现全深海的工作范围，能够取代耐压壳保护和压力补偿装置，使驱动器完成压力的自平衡；保持其相应的静态特性和动态特性处于所需工作状态范围，且可承受巨大的外压，结构材料的稳定性和抗腐蚀性极其优良，且质轻价廉，降低成本。

技术领域

本发明涉及机器人驱动器技术领域，尤其涉及一种软体人工肌肉驱动器。

背景技术

传统的水下深海机器人结构通常由电机、活塞、关节、铰链等构件组装而成，动力足、功率大、性能成熟。但是同样存在很多缺点，例如笨重、安全系数低、环境适应性差、可靠性低、传动效率低下、噪声大等。在深海环境中，极端的水压与温度环境对水下机器人带来了巨大挑战，对传统硬质水密外壳系统、电动机以及传动机构带来了极大的负担。

厚重的硬质耐压外壳极大增加了水下机器人的技术复杂度、结构尺寸与整体质量。自然界中水下生物柔软的身体、优良的灵活性和强大的环境适应性为水下机器人的发展提供了新思路，软体机器人技术的发展也为更好的设计水下仿生机器人提供了基础支撑。软体机器人作为一类新型机器人，具有结构柔软度高、环境适应性好、隐蔽性强、功能多样等特点，有着十分广阔的研究和应用前景。主要由可以承受大变形的弹性材料构成，可以连续变形，具有极高的自由度。

发明内容

本发明克服克服现有深海装备、电机通常需要厚重的耐压壳或压力补偿装置，灵活性差，经济成本高的不足，提供可应用于深海极端压力环境下的软体人工肌肉驱动器，以达到优化提升驱动器的综合性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案概述如下：

一种软体人工肌肉驱动器，其特征在于，包括介电高弹性薄膜层1、柔性电极层2、被动层3、火线4和防水绝缘涂层5，被动层3两侧分别设有至少1层介电高弹性薄膜层1，柔性电极层2设置在被动层3和介电高弹性薄膜层1之间，火线4从柔性电极层2中引出，防水绝缘涂层5设置在介电高弹性薄膜层1和柔性电极层2厚度方向的两侧。

进一步，所述介电高弹性薄膜层1在被动层3每一侧的数量为2N，N为大于1的正整数。

进一步的，所述介电高弹性薄膜层1的材料为VHB4910。

进一步的，所述介电高弹性薄膜层1在贴覆前预拉伸。

进一步的，所述柔性电极层2的材料碳膏、水凝胶、金属纳米线或导电胶带。

进一步的，所述被动层3为柔性硅胶层3，优选为PDMS或硅橡胶板。

进一步的，在所述介电高弹性薄膜层1和被动层3接合的边缘处均匀涂覆有密封硅胶。

进一步的，所述介电高弹性薄膜层1的厚度为1mm，柔性电极层2的厚度为使介电高弹性薄膜层1几乎不透光，被动层3的硬度为50度，厚度和宽度为5mm，长度为100mm。

本发明利用超低模量软体材料即如本发明中的介电高弹性薄膜层的电驱动变形特性，实现全海深工作范围的无空腔软体人工肌肉驱动器。

本发明由介电高弹性薄膜层(DE)和柔性电极层层叠而成，通过高压电交替驱动被动层两侧的介电高弹性薄膜层，实现驱动器的横向摆动，且被动层3双侧的介电高弹性薄膜层1可分别独立驱动，从而实现双向的横向摆动。

本发明所取得的有益技术效果是：

1.本发明利用超低模量软体材料的大变形特性，实现无空腔的软体人工智能肌肉驱动器；摒弃耐压壳保护和压力补偿装置，使驱动器完成压力的自平衡；保持其相应的静态特性和动态特性处于所需工作状态范围，使该软体驱动器具有全海深的工作范围；