[发明专利]一种具有触觉感知功能的气动式软体机械手

权利要求书

1.一种具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：由电热相变执行器、软体机械手和柔性触觉传感单元三部分构成；

所述电热相变执行器包括内部设有空腔的基体(1)；在所述基体(1)内部空腔的底表面固定有两组对称分布的柔性加热膜(2)，每组柔性加热膜包括若干等间距排列的半圆形同心柔性加热膜；所述基体(1)的内部空腔中存储有液态相变材料；所述基体(1)的上表面开设有呈正三角形间隔分布的三个矩形通孔(3)；

所述软体机械手包括呈手指形状且底面开口的矩形腔体(4)；在所述矩形腔体(4)的外侧面沿高度方向等间距设置有若干半圆柱腔体(5)，各半圆柱腔体的内部空腔与矩形腔体的内部空腔相连通；

所述软体机械手共三个，分别以底端插入在三个矩形通孔(3)内，且与矩形通孔的内表面贴合；所述软体机械手矩形腔体(4)的内部空腔与所述基体(1)的内部空腔相连通；

所述柔性触觉传感单元(6)设置在所述矩形腔体(4)的内侧面。

2.根据权利要求1所述的具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：所述柔性加热膜是以石墨烯和炭黑作为两相导电材料，均匀分散在硅橡胶基体中成型获得，且石墨烯、炭黑和硅橡胶的质量比为5:2～3:30～40。

3.根据权利要求1所述的具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：位于同组的各柔性加热膜底端通过导线相连；两组柔性加热膜分别连接激励电压和地端。

4.根据权利要求1所述的具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：在所述软体机械手中，所述半圆柱腔体(5)的直径与所述矩形腔体(4)外侧面等宽，且对齐设置。

5.根据权利要求1所述的具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：所述液态相变材料为无水乙醇。

6.根据权利要求1所述的具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：所述电热相变执行器的基体以硅橡胶为材质；所述软体机械手以环氧树脂AB胶为材质；所述电热相变执行器、软体机械手和柔性触觉传感单元通过硅橡胶组装。

7.根据权利要求1所述的具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：所述柔性加热膜通过硅橡胶固定在所述电热相变执行器基体内部空腔的底表面上，且所述柔性加热膜的顶部与基体内部空腔的顶表面非接触。

8.根据权利要求1所述的具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：所述柔性触觉传感单元是以石墨烯和炭黑作为两相导电材料，均匀分散在硅橡胶基体中成型获得，其中，石墨烯、炭黑的质量比为1:1，二者占总质量的8％～10％。

9.根据权利要求1所述的具有触觉感知功能的气动式软体机械手，其特征在于：所述具有触觉感知功能的气动式软体机械手，通过对柔性加热膜通电加热使液态相变材料蒸发，以调控电热相变执行器基体内部空腔的压强，从而动态调节软体机械手的弯曲状态，以完成抓取操作；同时，所述柔性触觉传感单元用以感知软体机械手抓取目标过程中抓取力的时变信息，以所述抓取力的时变信息作为调节软体机械手弯曲状态的反馈源，从而形成闭环反馈控制。