[发明专利]基于PVC gel的驱动黏附一体化柔性抓取装置及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于PVC gel的驱动黏附一体化柔性抓取装置，包括抓取部上盖体和下底座；所述抓取部夹装于上盖体和下底座之间，沿上盖体边缘均匀分布，并设有若干段伸出端；所述抓取部主体为PVC gel驱动部，边缘伸出端下表面包括一层黏附阵列；所述上盖体下表面与PVC gel驱动部对应位置铺设有上部电极，所述下底座与PVCgel驱动部对应位置铺设有下部电极，所述上部电极和下部电极由导线连接供电；本发明还公开了采用固化法脱模制备PVC gel驱动部的具体步骤，基于制备的PVC gel符合材料，当施加正向电压时，PVC gel驱动部向下弯曲，实现加紧物件效果，当施加反向电压时，PVC gel驱动部向上弯曲，松开物件；黏附阵列还可以提供黏附力，用于抓取较大平面的物件。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，主要涉及一种基于PVC gel的驱动黏附一体化柔性抓取装置及制备方法。

背景技术

在过去的几十年中，壁虎由于其出色的攀爬能力一直是研究的重点，众多学者在制造微纳米结构作为静态干黏附方面已经取得了巨大的成就，然而动态可切换和主动可控的黏附仍然是一个巨大的挑战。许多学者致力于采用液晶弹性体、离子聚合物和金属复合物等新型驱动材料制作动态可切换和主动可控的黏附结构(Shahsavan,H.,Salili,S.M.,Jákli,A.,et al.Advanced Materials,2017,29,1604021(7pp))、(He QS,Liu ZG,Yin GX,et al.Smart Materials and Structures,2020,29,045013(13pp))，但目前的柔性抓取装置并未有效地采用动态切换和主动可控的黏附，以实现物件的抓取和释放。

发明内容

发明目的：聚氯乙烯凝胶(PVC gel)作为一种新型电活性聚合物材料，由于其较大的应变和相对较快的响应速度而备受人们青睐。本发明基于将驱动与黏附功能利用同一种材料进行结合的目的，提供了一种基于PVC的电活性肌肉驱动可转换复合胶粘剂 (PVC gel复合材料)，以模仿壁虎脚趾的肌肉运动，我们将PVC gel复合材料进行阵列和组装，制作了一款柔性抓取装置。该装置可以通过调节电压来实现主动的可切换的黏附力，从而模仿壁虎脚趾的附着和脱附运动。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于PVC gel的驱动黏附一体化柔性抓取装置，其特征在于，包括抓取部、上盖体和下底座；所述抓取部夹装于上盖体和下底座之间，沿上盖体边缘均匀分布，并设有若干段伸出端；所述抓取部主体为PVC gel驱动部，边缘伸出端下表面包括一层黏附阵列；所述上盖体下表面与PVC gel驱动部对应位置铺设有上部电极，所述下底座与 PVC gel驱动部对应位置铺设有下部电极，所述上部电极和下部电极由导线连接供电。

进一步地，所述下底座包括位于中心的微孔道和“米”字型凹槽；所述微孔道所述凹槽用于放置各段PVC gel驱动部，下部电极位于凹槽底面。

进一步地，所述PVC gel驱动部伸出端厚度为0.5mm～1mm，所述黏附阵列表面为圆柱形微柱，微柱直径为10μm～200μm，表面微柱高度为10μm～400μm；所述凹槽深度为1mm，宽度为5mm。

进一步地，所述上盖体顶端通过连接微柱与法兰盘壳体相连；所述法兰盘壳体内侧设有用于和上部机械臂末端配合的卡紧扣；所述上盖体顶端还设有用于伸出导线的通孔。

进一步地，所述上盖体、连接微柱和法兰盘壳体采用绝缘光固化材料通过3D打印一体成型制造；所述下底座采用绝缘光固化材料由3D打印制作。

一种制备上述带有黏附阵列的PVC gel驱动部的方法，包括以下步骤：

步骤S1、制备黏附阵列；