[發明專利]一種新型多功能預應力柔性氣動機器人及其加工方法

有效

• 申請號: 202010151190.2
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111331765B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 蔣淑蘭;彭勇;錢林茂;夏莉
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B29C35/02
• 分類號: B29C35/02;B29C41/04;B29C55/00;B29C65/48;B29C69/00;B25J9/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 鐘玉巧

1.一種新型多功能預應力柔性氣動機器人加工方法，其特征在于，加工方法包括以下步驟：

S1、柔性彈性體的制備：配置橡膠彈性體溶液，通過旋涂或模具成型的方式制備為片狀結構，得到未固化的彈性體樣品，而后使用熱板對其固化，獲得柔性彈性體樣品；

S2、預應力彈性體的制備：使用用于拉伸的裝置將柔性彈性體樣品的兩端進行拉伸，得到拉伸的彈性體樣品，采用片材并在表面滴加少量未固化的橡膠彈性體溶液，而后將拉伸的彈性體樣品附著在片材上，得到未固化的預應力彈性體樣品，然后固化成型，再從片材上拆下獲得預應力彈性體樣品；

S3、將柔性彈性體樣品和預應力彈性體樣品搭建組合，并連接為內部空心的單元體結構，其中單元體結構設置有膠管，以向單元體結構內注入氣體而膨脹體積；

S4、多功能預應力柔性氣動機器人的制備：將上述步驟制備的多個單元體結構進行連接組合，得到具有不同功能的預應力柔性氣動機器人。

2.根據權利要求1所述的一種新型多功能預應力柔性氣動機器人加工方法，其特征在于，所述S1中，采用勻膠機進行旋涂而得到薄片形的片狀結構，通過調整勻膠機的轉速和時間可調節片狀結構的厚度。

3.根據權利要求2所述的一種新型多功能預應力柔性氣動機器人加工方法，其特征在于，所述S3中的柔性彈性體樣品和預應力彈性體樣品的組合連接，通過未固化的橡膠彈性體溶液膠接，或使用膠體/膠水黏貼連接。

4.根據權利要求3所述的一種新型多功能預應力柔性氣動機器人加工方法，其特征在于，所述S1中的橡膠彈性體溶液的原材料不限于硅橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠和聚硫橡膠。

5.根據權利要求2所述的一種新型多功能預應力柔性氣動機器人加工方法，其特征在于，所述S2中片材包括具有彈性且不可拉伸的紙、紡織品或塑料，但不限于聚酯、纖維素混合紙。

6.根據權利要求2所述的一種新型多功能預應力柔性氣動機器人加工方法，其特征在于，所述S2中柔性彈性體拉伸時的拉伸率λ范圍為1～3。

7.根據權利要求6所述的一種新型多功能預應力柔性氣動機器人加工方法，其特征在于，所述S1和S2中的固化溫度范圍為40℃～80℃，固化時間為2～6小時。

8.根據權利要求1所述的預應力柔性氣動機器人，其特征在于，其按照S1-S4加工得到，先按照S1-S3加工出單元體結構，再按照S4將多個單元體結構連接組合，所述預應力柔性氣動機器人通過連接組合，得到多種不同的結構。

9.根據權利要求8所述的預應力柔性氣動機器人，其特征在于，所述預應力柔性氣動機器人為預應力柔性氣動管道爬行器，所述預應力柔性氣動管道爬行器的單元體結構為爬行器單元體結構，所述預應力柔性氣動管道爬行器通過爬行器單元體結構膨脹而在管道內移動，所述預應力柔性氣動管道爬行器包括多個伸縮結構、多個支撐結構、連接件和底板，所述伸縮結構和支撐結構相互間隔且通過連接件和底板連接，所述伸縮結構為沿爬行方向的多個爬行器單元體結構，所述支撐結構為在垂直于爬行方向且可膨脹的多個爬行器單元體結構，所述支撐結構膨脹時，所述支撐結構的單元體結構支撐在管道內壁，所述伸縮結構膨脹時，所述伸縮結構在管道內壁伸縮爬行，所述爬行器單元體結構由柔性彈性體、預應力彈性體、單元體封口板和硅膠管組合制成。

10.根據權利要求8所述的預應力柔性氣動機器人，其特征在于，所述預應力柔性氣動機器人為預應力柔性氣動零功率夾持器，所述預應力柔性氣動零功率夾持器的單元體結構為夾持器單元體結構，所述預應力柔性氣動管道爬行器通過不同夾持器單元體結構相互靠近而夾取物體，所述預應力柔性氣動零功率夾持器包括柔性臂和固定件，至少兩個柔性臂連接至固定件，所述柔性臂包括多個首尾連接的夾持器單元體結構，所述夾持器單元體結構由柔性彈性體、預應力彈性體、硅膠管和單元體封口板組合制成，所述柔性臂注入氣體時膨脹，至少兩個所述柔性臂釋放氣體時向中心處彎曲，以夾取物體。