[發明專利]一種多電極驅動的機械手指設計方法

在審

• 申請號: 201910586327.4
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110394827A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 劉濤;溫智釗;董天云;劉豪卿;楊哲林
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

本發明公開了一種多電極驅動的機械手指的制作方法，包括以下步驟：S1對所用介電彈性體進行過均勻預拉伸，用固定框架截取中間最均勻的部分；S2制備合適規格的底層、頂層手指框架；S3在固定框架截取部分中布置銀導線，然后兩面對稱地貼上手指框架；S4在手指框架的電極槽孔處涂上柔性電極；S5固定機械手指根部，兩面電極分別引出連接增益電壓正負極，得到多電極驅動的機械手指。本發明的多電極驅動機械手指具有良好的柔性，可適應多種環境，彎曲角度可調節，質量輕，無聲驅動，快速響應等特點。

技術領域

本發明涉及機械手指領域，尤其是涉及一種多電極驅動的柔性機械手指的制作方法。

背景技術

隨著科學技術的進步，機器人尤其是工業機器人大大促進了生產力的發展；在日常生活中我們需要這種自動化機器人的場景也越來越多。然而，這些機器人一般質量很大，工作也有很大的噪音，特別是它們是由剛性結構組成，這給人機交互帶來很大問題。柔性驅動器(特別是電響應柔性驅動器，具有質量輕，無聲驅動，快速響應等特點)作為新一代驅動技術在近二十年來得到了突飛猛進的發展。介電彈性體驅動器作為電響應驅動器最為代表之一被世界各國學者進行大量研究。

目前軟體機器人學界基本證實了PVC通電驅動的可行性：材料受到電刺激會在正極板粘附并拉伸，產生不對稱形變提供動力。目前日本信州大學已經做出單點電驅動PVC提供動力的輔助行走設備，他們將電極與材料薄膜堆疊，通電產生足夠的收縮力，并利用繩帶將力傳遞到位于人膝蓋的固定裝置，為人的行走助力。但此裝置僅利用了材料單方向收縮提供的動力，實際使用上由于驅動力的單一，靈活性十分有限。

作為理想的柔性機械手指，它必須要有多個運動自由度，這樣才能夠滿足實際應用中的各種動作要求，此外還應該保持良好的柔性，以保證友好的人機交互；除此以外還要滿足體積小、低噪聲等要求。如何設計一種既能夠多自由度運動，又具有相當柔性的機械手指，是一個亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明提供了一種多電極驅動的機械手指制作方法，本發明可以根據需要調節機械手指對電壓的相應程度，從而滿足不同場景的需求。

為達到上述技術目的，本發明采取如下技術方案：一種多電極驅動的機械手指制作方法，包括以下步驟：

S1、對所用介電彈性體進行過均勻預拉伸，用固定框架截取中間最均勻的部分；

S2、制備合適規格的底層、頂層手指框架；

S3、在固定框架截取部分中布置銀導線，然后兩面對稱地貼上手指框架；

S4、在手指框架的電極槽孔處涂上柔性電極；

S5、固定機械手指根部，兩面電極分別引出連接增益電壓正負極；

作為優選，所述介電彈性體選自PVC凝膠、VHB4910型3M膠、VHB4905型3M膠。

作為優選，所述步驟S1中預拉伸后介電彈性體厚度約為100μm。

作為優選，所述手指框架材料選自PET薄膜，其拉伸強度≥200MPa，斷裂伸長率≥80％。

作為優選，所述步驟S2中手指框架的電極槽孔寬a為9～11mm，長b為19～21mm，兩個槽孔間距d為9～11mm，外框同時每邊留出9～11mm。

作為優選，所述步驟2中底層手指框架保持連續，頂層手指框架在不同的電極槽孔之間應該剪斷留出空白d1約為1mm，以實現手指的彎曲取向。

作為優選，所述步驟S3中所使用的銀導線直徑應小于80微米。

作為優選，在所述步驟S4中的柔性電極選自黑碳粉、合成柔性電極、DDG導電膏、碳潤滑油脂。

作為優選，制作的機械手指驅動電壓為1KeV～5KeV。