[發(fā)明專利]基于形狀記憶聚合物的耐蝕輕質(zhì)機(jī)械手

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310291607.5
• 申請(qǐng)日: 2013-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN103350423A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳雪蓮;黃舒;肖鳳;王宏宇;黃志文;徐俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/08
• 分類號(hào): B25J15/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抓夾機(jī)械裝置，尤其是一種用于特種行業(yè)的機(jī)械手，具體地說是一種能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕的基于形狀記憶聚合物的耐蝕輕質(zhì)機(jī)械手。

背景技術(shù)

在高溫、高壓、有放射性以及毒性污染等的惡劣環(huán)境中，應(yīng)用機(jī)械手可以部分或全部地代替操作人員進(jìn)行生產(chǎn)，從而減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、保障操作人員的人身健康、實(shí)現(xiàn)安全高效的生產(chǎn)。然而，目前市場(chǎng)上的機(jī)械手大多為金屬材質(zhì)，雖然強(qiáng)度高﹑動(dòng)作準(zhǔn)確而且迅速，但是其耐腐蝕能力有限，并不能適于某些特種環(huán)境（如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿環(huán)境）下使用。例如，工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要對(duì)不銹鋼進(jìn)行全面的酸洗鈍化，以清除各類油污，氧化皮，焊斑等；再如，酸洗牛仔褲是一種用浮石在氯氣環(huán)境下研磨漂白織物，進(jìn)而達(dá)到使之柔軟并具特殊的視覺效果而采取的處理方法。顯然，諸如上述兩例均需在強(qiáng)酸環(huán)境下進(jìn)行操作，在這種工況下無法使用現(xiàn)有金屬材質(zhì)的機(jī)械手。目前，解決該問題的一般思路是在金屬材質(zhì)機(jī)械手表層增加耐腐蝕涂層。然而，一方面，增加耐腐蝕涂層無疑會(huì)增加機(jī)械手的成本；另一方面，耐腐蝕涂層一般均較薄，機(jī)械手在抓取、搬運(yùn)物料過程該涂層極易損耗。此外，現(xiàn)有金屬材質(zhì)的機(jī)械手，還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量重及震動(dòng)衰減性差等諸多不足。

聚合物具有極強(qiáng)的耐腐蝕性能，已成為一種重要的新型工程材料。而且，很多聚合物材料具有顯著的形狀記憶效應(yīng)，能夠感知環(huán)境的變化，并以形變的方式做出響應(yīng)，具有大變形和高恢復(fù)的特性。形狀記憶聚合物，不僅力學(xué)性能可調(diào)整范圍大，而且其驅(qū)動(dòng)方式有多種，如熱驅(qū)動(dòng)、光驅(qū)動(dòng)、溶液驅(qū)動(dòng)等。形狀記憶聚合物這些特點(diǎn)使其成為制作機(jī)械手的極為理想的選擇。目前，熱致驅(qū)動(dòng)是形狀記憶聚合物最為普遍的一種驅(qū)動(dòng)方式，現(xiàn)以熱致形狀記憶聚合物為例來簡(jiǎn)述聚合物的形狀記憶效應(yīng)：(1)?預(yù)變形：將已賦予形狀的形狀記憶聚合物加熱到一定的溫度使其由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變到橡膠態(tài)或者由固態(tài)轉(zhuǎn)變至熔融狀態(tài)，并施加外力使其變形，維持變形狀態(tài)下冷卻，聚合物又從橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變到玻璃態(tài)或從熔融態(tài)變回固態(tài)并全部或部分保持變形后的形狀。(2)?自發(fā)形狀恢復(fù)：當(dāng)已變形的聚合物被加熱到不低于玻璃化轉(zhuǎn)變的起始溫度或者熔融轉(zhuǎn)變的起始溫度時(shí)，材料全部或部分恢復(fù)到原來的形狀狀態(tài)。專利CN?102325632?A（抓夾指、抓夾工具和用于調(diào)整抓夾工具的方法），首次將形狀記憶聚合物材料用于抓夾類機(jī)械裝置；但是，該專利僅是在抓夾工具的夾持表面上裝有一些形狀記憶聚合物薄膜塊，通過形狀記憶聚合物材料的形狀記憶效應(yīng)，來調(diào)整抓夾工具夾持表面形狀以適于精確抓夾不同形狀的對(duì)象，如不同形狀的電子元器件。

綜述所述，目前尚未有一種基于形狀記憶聚合物的耐蝕輕質(zhì)機(jī)械手可供使用，一定程度上限制了機(jī)械手的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有金屬材質(zhì)的機(jī)械手不適于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等環(huán)境下工作且存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量重及震動(dòng)衰減性差等不足，發(fā)明一種基于形狀記憶聚合物的耐蝕輕質(zhì)機(jī)械手。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：

一種基于形狀記憶聚合物的耐蝕輕質(zhì)機(jī)械手，其特征是：它由采用單向形狀記憶聚合物材料制成的夾持部件1和變形部件3、由常規(guī)聚合物制成的緊固件以及基座5組成；夾持部件1的一端通過緊固件固定在基座5上，變形部件3的一端通過緊固件與基座5相連，變形部件3的另一端與夾持部件1鉸接相連。

所述的夾持部件1和變形部件3中至少有一個(gè)已經(jīng)經(jīng)過預(yù)變形處理。

所述的預(yù)變形是拉伸、彎曲、扭曲、卷曲或者壓縮中的一種或多種組合。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二是：

一種基于形狀記憶聚合物的耐蝕輕質(zhì)機(jī)械手，其特征是：它由采用雙向形狀記憶聚合物材料制成的夾持部件1和由常規(guī)聚合物制成的緊固件以及基座5組成，所述的夾持部件1的一端通過緊固件與基座5固定相連。

所述的基座5為形狀記憶聚合物體或常規(guī)聚合物體。

所述的單向形狀記憶聚合物是純聚合物、聚合物泡沫或者聚合物復(fù)合材料中的一種或者多種組合。

所述的聚合物復(fù)合材料是由粉體或者纖維與純聚合物共混復(fù)合所形成的復(fù)合材料，或者是聚合物與彈性材料分層復(fù)合而形成的復(fù)合材料。

所述的夾持部件1和變形部件3的形狀恢復(fù)率的范圍為5~99%。

所述的夾持部件1和變形部件3所使用的形狀記憶聚合物的驅(qū)動(dòng)方式為溫度變化、磁場(chǎng)變化、光場(chǎng)變化、電場(chǎng)變化或浸泡溶液濃度變化中的一種或多種組合。

采用溫度變化驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，采用電驅(qū)動(dòng)方式，夾持部件1和變形部件3的變形率和形狀恢復(fù)率通過控制其內(nèi)置電阻絲的加熱溫度來控制。

本發(fā)明的有益效果是：