[发明专利]一种基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手

权利要求书

1.一种基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手，其特征在于：包括机械超材料结构的氧化石墨烯层（1）、机械超材料结构的石墨烯层（2）、电容上极板（3）、介质层（4）、电容下极板（5）、锚区（6）、平面电感（7）、通孔（8）、基板（9）；机械超材料结构的石墨烯层（2）位于机械超材料结构的氧化石墨烯层（1）下方组成双层机械超材料结构，该双层机械超材料结构位于基板（9）的正面，机械超材料结构的中心处为压力敏感电容，由位于上部的电容上极板（3）、位于中部的介质层（4）和位于下部的电容下极板（5）构成，电容下极板（5）与锚区（6）相连，锚区（6）穿过通孔（8）与基板（9）背面的平面电感（7）相连；

所述机械超材料结构的氧化石墨烯层（1）和机械超材料结构的石墨烯层（2）的平面形状均为左右对称和上下对称的结构，左右对称的形状为两个横向设置的M状，上下对称的形状为两个竖向设置的三角形。

2.根据权利要求1所述的基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手，其特征在于：所述平面电感（7）为位于基板（9）背面的方形螺旋线圈。

3.根据权利要求1所述的基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手，其特征在于：所述电容上极板（3）采用的材料为石墨烯、碳纳米管CNT或银纳米线，厚度为10-50μm。

4.根据权利要求1所述的基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手，其特征在于：所述介质层（4）采用的材料为聚二甲基硅氧烷PDMS，厚度为100-200μm。

5.根据权利要求1所述的基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手，其特征在于：所述电容下极板（5）采用的材料为石墨烯、碳纳米管CNT或银纳米线，厚度为10-50μm。

6.根据权利要求1所述的基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手，其特征在于：所述基板（9）可分为硬质基板和柔性基板两大类，硬质基板采用的材料为硅、氮化硅或碳化硅等，厚度为300-500μm；柔性基板采用的材料为涤纶树脂PET、聚二甲基硅氧烷PDMS或聚萘二甲酯乙二醇酯 PEN ，厚度为200-500μm。

7.根据权利要求1所述的基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手，其特征在于：所述锚区（6）采用的材料为金、银、铜等金属导体，厚度为200-300μm。

8.一种如权利要求1所述的基于机械超材料结构的无源无线机器抓取手的使用方法，其特征在于：当有物体置于机械超材料结构机器抓取手中心处时，由于受到物体重力作用，导致由电容上极板（3）、介质层（4）和电容下极板（5）构成的压力敏感电容的电容值改变，而平面电感（7）的电感值不变，使得压力敏感电容和平面电感（7）构成的LC谐振回路的谐振频率发生变化，通过无源无线的信号读取方法，实现机器抓取手上物体的检测；同时，通过对机器抓取手施加红外光激励，基于机械超材料双层结构的热膨胀系数不同，使得机器抓取手向机械超材料结构的氧化石墨烯层（1）一侧弯曲，从而产生抓取动作；此外，由于机械超材料结构的负泊松比特性，即机械超材料结构纵向拉伸的同时横向上也会拉伸，呈现结构整体向外膨胀的形变，使得机器抓取手抓握物体的功能更加多样化， 实现抓取物体的目的。