[發(fā)明專利]自主感知的柔性機器人及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710601617.2
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109278050B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王中林;賴盈至
• 申請（專利權(quán)）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J19/02
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 金旭鵬;肖冰濱

本發(fā)明提供一種自主感知的柔性機器人，包括：機器人部件；柔性摩擦電傳感器，附著在所述機器人部件上；其中所述柔性摩擦電傳感器包括柔性封裝結(jié)構(gòu)和嵌入在柔性封裝結(jié)構(gòu)中的電極，其中，所述電極連接至地、等電位或外部的導(dǎo)電體；還可以在柔性封裝結(jié)構(gòu)的表面上設(shè)置具有圖案的柔性微結(jié)構(gòu)修飾層，用于傳感觸摸或者壓力等信號。本發(fā)明提供的柔性機器人可以通過從摩擦電傳感器自身產(chǎn)生的電信號來感測機器人的運動、工作狀態(tài)、環(huán)境和外部刺激。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自驅(qū)動傳感器件領(lǐng)域，特別是涉及能夠自主感知的柔性機器人及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

在各種機器人技術(shù)中，由柔軟和可延伸材料構(gòu)成的柔性機器人與人之間的互動更加安全，功能更強大，在一些方面彌補了機器與人之間的差距。模擬生物系統(tǒng)的仿生機器人具有類似肌肉的制動和可變形結(jié)構(gòu)，使得它們在運動中相對自由，并且與其他剛性對應(yīng)物相比，更符合自然環(huán)境。但是，仿生機器人的應(yīng)用受機器人的認(rèn)知、與人的互動能力以及機器人運動的自由的限制。迄今為止，柔性機器人已經(jīng)表現(xiàn)出其執(zhí)行各種功能，如抓地力、運動、游泳、跳躍、發(fā)光、偽裝等功能。然而，缺乏感覺和反應(yīng)限制了其巨大的潛力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)合了柔性摩擦電傳感器的柔性機器人，能夠具有自主感知的能力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自主感知的柔性機器人，包括：

機器人部件；

柔性摩擦電傳感器，附著在所述機器人部件上；其中所述柔性摩擦電傳感器包括柔性封裝結(jié)構(gòu)和嵌入在柔性封裝結(jié)構(gòu)中的電極，其中，所述電極連接至地、等電位或外部的導(dǎo)電體。

優(yōu)選的，在所述柔性封裝結(jié)構(gòu)的表面上還設(shè)置有具有圖案的柔性微結(jié)構(gòu)修飾層。

優(yōu)選的，所述微結(jié)構(gòu)修飾層的表面為：金字塔形狀微結(jié)構(gòu)單元形成的陣列，或者納米線團簇組成的微結(jié)構(gòu)單元形成的陣列，或者梯形臺形狀微結(jié)構(gòu)單元形成的陣列。

優(yōu)選的，所述陣列中微結(jié)構(gòu)單元的尺寸范圍在微米級至毫米級；

和/或陣列中微結(jié)構(gòu)單元在垂直微結(jié)構(gòu)修飾層表面的方向上的高度范圍在微米級至毫米級。

優(yōu)選的，所述微結(jié)構(gòu)修飾層的材料為有機物絕緣體。

優(yōu)選的，所述電極為納米導(dǎo)電材料聚集形成，優(yōu)選為銀納米線、碳納米管、碳渣、納米金屬線、金屬顆粒或金屬碎片。

優(yōu)選的，所述電極通過伸出所述柔性封裝結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)體連接至地、等電位或外部的導(dǎo)電體。

優(yōu)選的，包括1個或多個所述柔性摩擦電傳感器。

優(yōu)選的，所述柔性封裝結(jié)構(gòu)的材料為有機物絕緣體，優(yōu)選為硅橡膠、硅膠、橡膠、聚二甲基硅氧烷、環(huán)氧樹脂或Eco-flex。

優(yōu)選的，還包括信號發(fā)生部件，所述信號發(fā)生部件與柔性摩擦電傳感器連接，將所述柔性摩擦電傳感器的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌盘枺粌?yōu)選的，所述信號發(fā)生部件為LED燈。

優(yōu)選的，所述機器人部件為包括多個氣動室的爬行機器人部件。

優(yōu)選的，所述柔性摩擦電傳感器設(shè)置在爬行機器人部件的腹部或背部。

優(yōu)選的，一個所述柔性摩擦電傳感器設(shè)置在爬行機器人部件第一段氣動室對應(yīng)位置的腹部。

上述柔性機器人在脈搏感測中的應(yīng)用。

上述柔性機器人在觸摸傳感中的應(yīng)用，其中，所述柔性摩擦電傳感器設(shè)置在爬行機器人部件的背部。

優(yōu)選的，所述機器人部件為機器人抓爪，所述柔性的摩擦電傳感器設(shè)置在機器人抓爪的兩個指狀物上。

優(yōu)選的，所述機器人部件為機器手指，柔性摩擦電傳感器設(shè)置在機器手指上。