[发明专利]基于肌肉横桥结构的柔性驱动器及其制作方法及测试系统

权利要求书

1.一种基于肌肉横桥结构的柔性驱动器，其特征在于，该柔性驱动器具有一个可折叠结构的骨架作为承载主体，所述骨架外侧通过柔性密封膜密封包裹，且所述骨架的左动力板和右动力板向外延伸出所述柔性密封膜的外侧，负压管的一端伸入所述柔性密封膜，另一端用于连接负压源为所述柔性驱动器提供动力；所述骨架包括所述的左动力板、右动力板、位于左动力板和右动力板上部的顶板、位于左动力板和右动力板下部的底板；所述左/右动力板和所述顶/底板之间分别可转动连接至少两条竖直面板，且所述左/右动力板和所述顶/底板之间的竖直面板数量及结构参数均相同；所述底板与顶板的两侧之间可转动连接有两个侧板，位于同一侧的两个侧板之间也可转动连接。

2.根据权利要求1所述的基于肌肉横桥结构的柔性驱动器，其特征在于，每个所述竖直面板的结构参数相同。

3.根据权利要求1所述的基于肌肉横桥结构的柔性驱动器，其特征在于，每个所述侧板的结构参数相同。

4.一种权利要求1-3之一所述基于肌肉横桥结构的柔性驱动器的制作方法，其特征在于，所述方法为：将用于作为骨架的硬质材料贴片包括左动力板、右动力板、顶板、底板，竖直面板、侧面板粘贴在柔性薄膜上，在相邻的硬质材料贴片之间形成折痕并通过折痕发生相对转动，然后将硬质材料和柔性薄膜的组合体经过裁剪、折叠、粘贴得到可折叠结构的骨架，然后用柔性密封膜密封并装配负压管即可得到所述的柔性驱动器。

5.根据权利要求4所述的基于肌肉横桥结构的柔性驱动器的制作方法，其特征在于，在制作过程中，设定：p为驱动器内外侧的压强差，L₁为竖直面板的高度，L₂,L₄分别代表顶板和底板的长度，h代表竖直面板和顶板、底板、左动力板、右动力板的宽度，L₃代表侧面板的宽度，d₀代表左动力板或者右动力板上相邻两个竖直面板的可转动连接之间的中心距，L₀代表竖直面板的转动中心和与其邻近的顶板或底板外表面之间的距离，S_N1为顶板或底板的面积，S_N2为侧面板的面积，S_N3为竖直面板的面积，S_N4为左动力板或右动力板所受的均布载荷的等效面积，F_N1,F_N2,F_N3,F_N4分别为顶板或底板、侧面板、竖直面板、左动力板或右动力板所受均布载荷的等效集中力，F_N2r为侧面板所受载荷F_N2转换到水平面板上的等效集中力；

根据公式(1)-公式(2)优化上述设计参数，以使驱动器产生理想的输出力F_A；

其中，μ是上述转换中F_N2r的力臂的系数，由侧面支撑结构的尺寸决定，θ为竖直面板与水平板之间的夹角，β为相邻的两个侧面板之间的角度的一半，且

根据公式(3)在竖直面板的高度L₁的约束范围内优化该设计参数，以使驱动器产生理想的位移S：

S＝2L₁cosθ (3)

6.一种权利要求1-3之一所述基于肌肉横桥结构的柔性驱动器的制作方法，其特征在于，所述方法为：分别制作左动力板、右动力板、顶板、底板，竖直面板、侧面板；然后将其按照权利要求1所述连接方式组装起来并采用柔性密封膜密封后装配负压管，所用的左动力板、右动力板、顶板、底板，竖直面板、侧面板采用机加工或者注塑或者铸造或者3D打印的方式制作。