[发明专利]一种机器蛙人、形状记忆合金丝驱动组件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种机器蛙人、形状记忆合金丝驱动组件及其制造方法，属于机器人技术领域。其中，形状记忆合金丝驱动组件包括柔性管壳及套装在柔性管壳内的记忆合金丝与温度监测传感器，温度监测传感器的数据线穿过柔性套管的管口而输出温度监测信号；记忆合金丝的两端部伸出柔性管壳，用于连接外部构件；在柔性管壳与形状记忆合金丝之间填充有凝胶状混合物，凝胶状混合物由硅油与硅脂按3.5:1至4.5:1比例混合而成。基于前述混合而成凝胶状混合物，不仅能有效地确保形状记忆合金丝的抵抗海水的腐蚀性，且基于该配比而所存在的理化混合物的流动性及粘滞系数，在低阻力下提升混合物的水下使用寿命，可广泛应用于机器人、深海探测等技术领域。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域；具体地说，涉及一种机器蛙人，可用于构建该机器蛙人的手爪组件的形状记忆合金丝驱动组件，及适于该形状记忆合金丝驱动组件的制造方法。

背景技术

近年来随着海洋管道、海底隧道等重大海洋装备的建设，对海底资源的开发利用取得了快速发展，为了降低风险，常用海底机器人等设备替代潜水员进行作业，例如申请人申请且公开号为CN108181896A的专利文献所公开的海底作业机器人，该海底作业机器人能够很好的完成水下管路的清洗与探测等作业，而对于部分其他海底作业任务，仍需依赖于经验丰富的潜水员来完成，但是潜水员工作存在着风险大难度高的致命缺点，并且只能在较好海况下进行作业，况且在水深超过350米后，潜水员将无法再进行下潜作业。

为了解决上述问题，本申请人在公开号为CN111152244A的专利文献中公开了一种机器蛙人，该机器蛙人包括机身及安装在该机身上的仿人机械臂，该仿人机械臂包括肩关节、大臂、肘关节、小臂及通过腕关节与小臂的末端连接的手掌组件。在该专利文献中，基于仿人机械臂而模拟潜水员进行水下作业，以期能够替代潜水员进行作业，从而提高作业安全与作业范围，例如作业深度。在该专利文献的技术方案中，基于记忆合金丝进行驱动而提高手指的操作响应速度，由该记忆合金丝所构建的驱动组件包括记忆合金丝及套装该记忆合金丝外的热缩管，并在热缩管的管腔与形状记忆合金丝段之间始终存有用于填充空气的间隙，以解决由形状记忆合金丝所构建的驱动器存在不易密封的问题；其虽然能够利用空气间隙，实现保温性能，而提高响应速度。

但是，在上述技术方案中，采用热缩管与空气配合而实现密封，但是在使用过程中发现不易进行密封，主要由于记忆合金丝在工作过程中会在较大位移的移动，大大提高了密封结构与成本；此外，通过设置空气间隙，会导致难以利用海水对记忆合金丝的温度进行降温，从而无法利用海水自然冷却而实现更高的运动速度。此外，上述记忆合金丝驱动组件在实际过程中，存在其响应速度与能耗这一矛盾，即记忆合金丝在水中可以获得更好的冷却效果，这有助于它获得更高的运动速度，但过快的冷却会导致加热过程中存在严重的能源浪费，而保温处理可以减少能源浪费，但也会使冷却速度再次降低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种密封性能好，且便于制造的形状记忆合金丝驱动组件；

本发明的第二目的是提供一种适于制造上述形状记忆合金丝驱动组件的方法；

本发明的第三目的是提供一种采用上述形状记忆合金丝驱动组件构建致动器的机器蛙人；

本发明的第四目的是提供一种机器蛙人，以基于对其仿人机械臂上的抓取机构的结构改进，能有效平衡抓取或释放过程中的响应速度与能耗。

为了实现上述主要目的，本发明提供的形状记忆合金丝驱动组件包括柔性管壳及套装在柔性管壳内的记忆合金丝与温度监测传感器，温度监测传感器的数据线穿过柔性套管的管口而输出温度监测信号；记忆合金丝的两端部伸出柔性管壳，用于连接外部构件；在柔性管壳与形状记忆合金丝之间填充有凝胶状混合物，凝胶状混合物由硅油与硅脂按3.5:1至4.5:1 比例混合而成。