[发明专利]一种负重软体仿生手指及其制作工艺

权利要求书

1.一种负重软体仿生手指，包括皮肤胶层（1）、负泊松比针织层（2）、硅基树脂层（3）和气腔（4），其特征在于：所述皮肤胶层（1）为仿生手指的最外层，皮肤胶层（1）呈一端封闭的圆筒状，所述负泊松比针织层（2）和硅基树脂层（3）位于皮肤胶层（1）内部，所述负泊松比针织层（2）由正反线圈排列形成锯齿形组织，所述硅基树脂层（3）与负泊松比针织层（2）层压分布，所述气腔（4）位于负泊松比针织层（2）和硅基树脂层（3）内部，气腔（4）由若干数量的方形气室组成，所述气腔（4）通过通气孔（5）与外部气腔连接。

2.根据权利要求1所述的负重软体仿生手指，其特征在于：所述皮肤胶层（1）采用肖氏硬度为10HA、杨氏弹性模量为152Ka的硅基树脂材料制成。

3.根据权利要求1所述的负重软体仿生手指，其特征在于：所述负泊松比针织层（2）由碳纤维、玻璃纤维和聚酰胺纤维/氨纶包覆纱编织而成。

4.根据权利要求1所述的负重软体仿生手指，其特征在于：所述负泊松比针织层（2）和硅基树脂层（3）的单层厚度均为1-3mm。

5.根据权利要求1所述的负重软体仿生手指，其特征在于：所述负泊松比针织层（2）和硅基树脂层（3）采用模塑成型。

6.根据权利要求5所述的负重软体仿生手指，其特征在于：所述模塑成型的复合结构包括1+1型（1层负泊松比针织层+1层硅基树脂层）、1+2型（1层负泊松比针织层+1层硅基树脂层+1层负泊松比针织层）、2+2型（1层负泊松比针织层+1层硅基树脂层+1层负泊松比针织层+1层硅基树脂层）。

7.一种如权利要求1-6任一权利要求所述的负重软体仿生手指的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、编织负泊松比针织层（2），具体操作步骤如下：

（Ⅰ）制版：利用恒强电子制版软件进行花型和编织制版；

（Ⅱ）给纱：采用消极式给纱，借助编织时成圈机件对纱线产生的张力，将纱线从筒架上退下并引到编织区域；

（Ⅲ）编织：在电脑横机上进行编织；

步骤二、3D打印软体仿生手指模具，具体操作步骤如下：

（Ⅰ）CAD画图：用CAD软件画出手指上下两层模具的立体图；

（Ⅱ）3D打印：以光敏树脂为原材料在工业级3D打印机打印出模具；

步骤三、负泊松比针织层（2）和硅基树脂层（3）的复合结构模塑成型，具体操作步骤如下：

（Ⅰ）1+1型复合结构模塑成型：在上层模具中铺一层负泊松比针织层（2），然后浇注一层硅基树脂层（3）；下层模具操作步骤同上层，将制好的上层模具扣在下层模具上，放入烘箱固化脱模；

（Ⅱ）1+2型复合结构模塑成型：在上层模具中铺一层负泊松比针织层（2），然后浇注一层硅基树脂层（3），再铺一层负泊松比针织层（2）；下层模具操作步骤同上层，将制好的上层模具扣在下层模具上，放入烘箱固化脱模；

（Ⅲ）2+2型复合结构模塑成型：在上层模具中铺一层负泊松比针织层（2），然后浇注一层硅基树脂层（3），再铺一层负泊松比针织层（2），再浇注一层硅基树脂层（3）；下层模具操作步骤同上层，将制好的上层模具扣在下层模具上，放入烘箱固化脱模；

步骤四、塑型皮肤胶层（1），具体操作步骤如下：

（Ⅰ）将步骤三制作好的复合结构放入模腔大一圈的另一模具中；

（Ⅱ）从模具上端注入硅基树脂，使硅基树脂完全覆盖复合结构的外表面形成皮肤胶层；

（Ⅲ）将模具放入烘箱固化脱模。

8.根据权利要求7所述的负重软体仿生手指的制作工艺，其特征在于：所述步骤一的编织负泊松比针织层（2），纱线均并列喂入同一个导纱器。

9.根据权利要求7所述的负重软体仿生手指的制作工艺，其特征在于：所述步骤二的3D打印软体仿生手指模具采用立体光固化成型法。

10.根据权利要求7所述的负重软体仿生手指的制作工艺，其特征在于：所述步骤三的烘箱温度设置为45℃，加热时长为1.5小时到2小时。