[发明专利]一种基于电驱动的PVC-gel柔性机械手

说明书

本发明公开了一种基于电驱动的PVC‑gel柔性机械手，包括柔性手爪和PVC‑gel驱动器，柔性手爪的一端固定在PVC‑gel驱动器的驱动器外壳上，另一端通过顶杆与PVC‑gel驱动器连接，顶杆与PVC‑gel驱动器之间设置有弹簧，通过对PVC‑gel驱动器施加电压使PVC‑gel驱动器在厚度方向发生位移并输出力，通过弹簧驱动柔性手爪张开或闭合。本发明采用PVC‑gel叠层驱动驱动柔性手爪，柔性手爪能够抓取不同表面形状的物体，而且能够通过调节所施加的电压使驱动器输出不同的位移和驱动力。

技术领域

本发明属于智能材料与智能结构技术领域，具体涉及一种基于电驱动的PVC-gel柔性机械手。

背景技术

PVC凝胶(poly vinylchloride-ge1，简称PVC)是一种电活性聚合物具有高应变(13％以上)，响应速度快，工作频带宽，质量轻，驱动性能高，在电场中会向阳极产生蠕动变形。日本信州大学Hashimoto采用PVC-gel用于制造可变刚度的运动辅助设备，提出了在软体机器人中应用的想法，韩国技术教育大学Kim将PVC-gel用于变焦透镜的制造，根据PVC凝胶的叠层驱动性能，与柔性手爪结合在一起，发明一种利用PVC-gel驱动的柔性抓手。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于电驱动的PVC-gel柔性机械手，可控性强、结构简单。

本发明采用以下技术方案：

一种基于电驱动的PVC-gel柔性机械手，包括柔性手爪和PVC-gel驱动器，柔性手爪的一端固定在PVC-gel驱动器的驱动器外壳上，另一端通过顶杆与PVC-gel驱动器连接，顶杆与PVC-gel驱动器之间设置有弹簧，通过对PVC-gel驱动器施加电压使PVC-gel驱动器在厚度方向发生位移并输出力，通过弹簧驱动柔性手爪张开或闭合。

具体的，PVC-gel驱动器包括PVC-gel薄膜，PVC-gel薄膜的两侧对应设置阴极和阳极构成一个驱动单元，多个驱动单元相互叠加构成PVC-gel叠层结构，PVC-gel叠层结构引出正负电极组成PVC-gel驱动器。

进一步的，PVC-gel叠层结构的叠层层数大于等于3层。

进一步的，驱动单元的形状为方形、矩形、圆形或六边形。

进一步的，PVC-gel薄膜采用3D打印技术或者浇筑方式制备而成，厚度大于等于100μm。

进一步的，阳极采用带孔的导电材料制备而成，阳极孔目数大于等于10目，阴极采用厚度小于等于100μm的导电材料制备而成。

进一步的，阳极为金属网，阴极为金属萡片。

进一步的，PVC-gel薄膜的表面形状为平面状、鱼鳞状或波浪状。

进一步的，PVC-gel薄膜的两侧施加100～1000V的直流电压。

具体的，柔性手爪采用3D打印技术或者浇筑方式制作而成，柔性手爪的一端通过第一连接扣与驱动器外壳固定连接，另一端通过第二连接扣与顶杆固定连接，柔性手爪与第一连接扣和第二连接扣之间通过螺钉活动连接。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种基于电驱动的PVC-gel柔性机械手，柔性手爪通过顶杆与PVC-gel驱动器连接，并在顶杆和PVC-gel驱动器之间设置弹簧，通过对PVC-gel驱动器施加电压使PVC-gel驱动器在厚度方向发生位移并输出力，通过弹簧驱动柔性手爪的张开和闭合。相对于传统机械手爪，基于PVC-gel驱动的柔性手爪能够抓取不同形状的物体，在结构方面相对于传统的气动或者电动控制的机械爪大大的简化。