[发明专利]一种电控双向弯曲型变形-变刚度一体化驱动器

摘要

本发明公开了一种电控双向弯曲型变形‑变刚度一体化驱动器，属于软体机器人技术领域。该电控双向弯曲型变形‑变刚度一体化驱动器包括电致变形层、电致变刚度层及柔性电极三种功能层；自上而下依次为第一层柔性电极、第一电致变形层、第二层柔性电极、电致变刚度层、第三层柔性电极、第二电致变形层、第四层柔性电极，各层之间通过粘接连接；电致变形层所用材料为介电弹性体；电致变刚度层所用材料为电流变材料，包括电流变液、电流变凝胶及电流变弹性体。本发明与现有气动式变形‑变刚度一体化驱动器相比，具有结构简单、调控精确、响应迅速、控制方便、受环境影响小的优势。

主权项

1.一种电控双向弯曲型变形-变刚度一体化驱动器，包括电致变形层、电致变刚度层及柔性电极，其特征在于，/n该电控双向弯曲型变形-变刚度一体化驱动器自上而下依次为第一层柔性电极(1)、第一电致变形层(2)、第二层柔性电极(3)、电致变刚度层(4)、第三层柔性电极(5)、第二电致变形层(6)和第四层柔性电极(7)，各层之间通过粘接连接；/n所述的第一层柔性电极(1)、第二层柔性电极(3)、第三层柔性电极(5)和第四层柔性电极(7)采用的材质为涂覆碳膏、导电聚合物、导电水凝胶或导电银浆；/n所述的第一电致变形层(2)和第二电致变形层(6)采用的材质为介电弹性体；/n所述的电致变刚度层(4)采用的材质为电流变液、电流变凝胶或电流变弹性体；所述的电流变液是纳米介电颗粒与绝缘油的混合物，二者的体积比为1:9～3:2；所述的电流变凝胶是纳米介电颗粒与水凝胶的混合物，二者的体积比为1:9～3:2；所述的电流变弹性体是纳米介电颗粒与橡胶的混合物，二者的体积比为1:9～1:1；/n在第一层柔性电极(1)和第二层柔性电极(3)之间施加电场，第一电致变形层(2)在Maxwell效应作用下发生变形，驱动器单向弯曲；此时保持第二层柔性电极(3)与第三层柔性电极(5)之间电场为零，以及第三层柔性电极(5)与第四层柔性电极(7)之间电场为零，电致变刚度层(4)及第二电致变形层(6)随第一电致变形层(2)协同变形；随后，在第二层柔性电极(3)与第三层柔性电极(5)之间施加电场，电致变刚度层(4)转变为较刚的状态，从而维持驱动器保持变形后的状态稳定；/n反之，在第三层柔性电极(5)和第四层柔性电极(7)之间施加电场，第二电致变形层(6)在Maxwell效应作用下发生变形，驱动器向另一侧弯曲；此时保持第二层柔性电极(3)与第三层柔性电极(5)之间电场为零，以及第一层柔性电极(1)与第二层柔性电极(3)之间电场为零，电致变刚度层(4)及第一电致变形层(2)随第二电致变形层(6)协同变形；随后，在第二层柔性电极(3)与第三层柔性电极(5)之间施加电场，电致变刚度层(4)转变为较刚的状态，从而维持驱动器保持变形后的状态稳定。/n