[发明专利]基于三维打印技术和电流变材料打印软体机械手的方法

说明书

本发明的一种基于三维打印技术和电流变材料打印软体机械手的方法，包括S1，建模：首先对软体机械手进行建模，留出内部通道及电极位置；然后将建模切片，传输至多材料三维打印系统；S2，模型打印：多材料三维打印机打印软体机械手的主体部分，同时用填充材料将内部通道和电极位置填充；S3，去除填充材料：将初步打印完成的模型采用水浴加热的方式，将通道内的填充材料融化、去除；S4，安装电极：制备液态电流变材料并将制备好的液态电流变材料注入内部通道中，并在内部通道的两端安装电极，完成软体机械手的制作。本发明将可以改变材料状态的电流变材料应用于软体机械手中，能够在需要时，加强软体机械手的刚性，使其适用于更多环境中。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，尤其涉及一种基于三维打印技术和电流变材料打印软体机械手的方法。

背景技术

三维打印技术，又称为3d打印，起步于上世纪90年代中期，不同于传统制造业的“减材”制造思路，采用“增材”堆积成型的方式，在许多特殊结构的生产中具有优势，与传统制造业形成互补，共同推动现代制造业的转型。

三维打印技术的原理可总结为模型搭建，分层制造，逐层叠加。模型搭建主要由软件实现，而从单层制造和叠加的特征分类来看，目前具有应用前景和潜力的主要分为5类：SLA-立体光固化成型、FDM-容积成型、LOM-分层实体制造、3DP-三维粉末粘接和SLS-选择性激光烧结。各种制造方式所适用的材料也并不相同，目前SLA技术主要采用液态光敏树脂，FDM技术主要使用丝状热熔性塑料，LOM使用薄膜材料，SLS使用金属粉末，而3DP可使用金属粉末或塑料粉末等。并非所有的材料都适用于三维打印技术，所以从另一个角度来说，材料本身的物理特性又会限制不同技术的应用。值得一提的是，树脂、硅胶等材料的打印已经逐步走向了成熟，应用于一些软体机器人的制造。

电流变材料在1947年被一个叫温斯洛的美国人发现，他用石膏、石灰和碳粉加在橄榄油中，然后加水搅拌成一种悬浮液，在试验中，他意外地发现这种悬浮液在没有加上电场时，可以像水或油一样自由流动；可是当一加上电场时，几毫秒内就立即由自由流动的液体变成固体；而且随电场强度和电压的增加，固体的强度也增加。同时这种现象也能“反过来”进行，即当撤消电场时，它又能立即由固体变回到液体。目前，电流变材料在汽车离合器和刹车的应用上已经有了广泛研究，近几年电流变材料在智能制造领域又有了新的发展，美国密执安大学材料冶金系的教授菲利斯科甚至预言：“电流变体有可能产生比半导体更大的革命。

软体机器人目前以纯气动式为主，尽管不需要任何电子器件控制就能够活动，但气动系统本身仍需要供能。除此以外，软体机器人在实际应用中仍存在大量问题。以软体机械手为例，当抓取重量较大的不规则物体时，机械手的柔性反而降低了可靠度，缺乏足够的刚性在抓取过程中固定物体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于三维打印技术和电流变材料打印软体机械手的方法，将可以改变材料状态的电流变材料应用于软体机器人中，能够在需要时，加强软体机械手的刚性，使其适用于更多环境中。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于三维打印技术和电流变材料打印软体机械手的方法，包括如下步骤：

S1，建模：首先用建模软件对软体机械手进行建模，在建模时就要留出内部通道及电极位置；然后利用切片软件将建模切片，传输至多材料三维打印系统；

S2，模型打印：多材料三维打印机利用高熔点基底材料，打印软体机械手的主体部分，同时利用低熔点填充材料将内部通道和电极位置填充起来；

S3，去除填充材料：将初步打印完成的模型采用水浴加热的方式，利用基底材料和填充材料熔点不同的原理，将通道内的填充材料融化、去除；

S4，安装电极和注入电流变材料：制备液态电流变材料并将制备好的液态电流变材料注入内部通道中，并在内部通道的两端安装电极，完成软体机械手的制作。