[發(fā)明專利]包括電極對(duì)的人造肌肉及包含人造肌肉的人造肌肉組件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110588852.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN113733068A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·P·羅威;S·S·潘瓦爾;M·B·艾美特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車工程及制造北美公司
• 主分類號(hào): B25J9/10
• 分類號(hào): B25J9/10;B25J9/14
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 趙培訓(xùn)

一種人造肌肉，包含：殼體，其具有電極區(qū)域以及可膨脹流體區(qū)域；定位于所述電極區(qū)域中的電極對(duì)，所述電極對(duì)具有固定至所述殼體的第一表面的第一電極以及固定至所述殼體的第二表面的第二電極。所述第一電極和第二電極各自具有兩個(gè)或更多個(gè)接片部分以及兩個(gè)或更多個(gè)橋接部分。所述兩個(gè)或更多個(gè)橋接部分中的每一個(gè)使相鄰的接片部分互連，并且所述第一電極和第二電極中的至少一個(gè)包含中心開口，所述中心開口定位于所述兩個(gè)或更多個(gè)接片部分之間并且圍繞所述可膨脹流體區(qū)域。電介質(zhì)流體容納于所述殼體內(nèi)并且所述電極對(duì)可在非致動(dòng)狀態(tài)與致動(dòng)狀態(tài)之間致動(dòng)，以使得從所述非致動(dòng)狀態(tài)至所述致動(dòng)狀態(tài)的致動(dòng)將所述電介質(zhì)流體引導(dǎo)至所述可膨脹流體區(qū)域中。

技術(shù)領(lǐng)域

本說(shuō)明書總體上涉及用于裝置的至少一個(gè)表面上的聚焦膨大的設(shè)備和方法，并且更特別地，涉及用于利用電極對(duì)來(lái)引導(dǎo)流體以使裝置膨大的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前的機(jī)器人技術(shù)通常在結(jié)構(gòu)化環(huán)境中依靠比如伺服馬達(dá)這樣的剛性構(gòu)件來(lái)執(zhí)行任務(wù)。這種剛性在許多機(jī)器人應(yīng)用中具有局限性，所述局限性至少部分地由伺服馬達(dá)和其它剛性機(jī)器人裝置的重量-功率比引起。軟機(jī)器人的領(lǐng)域通過使用人造肌肉和其它軟致動(dòng)器來(lái)改善這些局限性。人造肌肉試圖模仿生物肌肉的多功能性、性能以及可靠性。某些人造肌肉依靠流體致動(dòng)器，但是流體致動(dòng)器需要供應(yīng)加壓氣體或液體，并且流體傳輸必須通過通道和管道系統(tǒng)進(jìn)行，從而限制人造肌肉的速度和效率。其它人造肌肉使用熱活化的聚合物纖維，但是這些聚合物纖維難以控制并且操作效率較低。

在E.Acome，S.K.Mitchell，T.G.Morrissey，M.B.Emmett，C.Benjamin，M.King，M.Radakovitz以及C.Keplinger的標(biāo)題為“具有肌肉般性能的液壓放大自修復(fù)靜電致動(dòng)器(Hydraulically amplified self-healing electrostatic actuators with muscle-like performance)”的論文(Science 05Jan 2018：Vol.359，Issue 6371，pp.61-65)中描述一種特定的人造肌肉設(shè)計(jì)。這些液壓放大自修復(fù)靜電(HASEL)致動(dòng)器使用靜電力和液壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)多種致動(dòng)模式。然而，液壓放大自修復(fù)靜電(HASEL)致動(dòng)器人造肌肉每單位體積具有有限的致動(dòng)器功率。

因此，需要一種改進(jìn)的人造肌肉，所述改進(jìn)的人造肌肉每單位體積具有增加的致動(dòng)器功率。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，一種人造肌肉，包含：殼體，所述殼體具有電極區(qū)域和可膨脹流體區(qū)域；以及定位于所述殼體的電極區(qū)域中的電極對(duì)，所述電極對(duì)具有固定至所述殼體的第一表面的第一電極以及固定至所述殼體的第二表面的第二電極。所述第一電極和所述第二電極各自具有兩個(gè)或更多個(gè)接片部分以及兩個(gè)或更多個(gè)橋接部分。所述兩個(gè)或更多個(gè)橋接部分中的每一個(gè)使相鄰的接片部分互連；并且所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)包含中心開口，所述中心開口定位于所述兩個(gè)或更多個(gè)接片部分之間并且圍繞所述可膨脹流體區(qū)域。電介質(zhì)流體容納于所述殼體內(nèi)并且所述電極對(duì)可在非致動(dòng)狀態(tài)與致動(dòng)狀態(tài)之間致動(dòng)，以使得從所述非致動(dòng)狀態(tài)至所述致動(dòng)狀態(tài)的致動(dòng)將所述電介質(zhì)流體引導(dǎo)至所述可膨脹流體區(qū)域中。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一種人造肌肉組件，包含：多個(gè)人造肌肉，每個(gè)人造肌肉具有殼體，所述殼體具有電極區(qū)域以及可膨脹流體區(qū)域，以及定位于所述殼體的電極區(qū)域中的電極對(duì)，所述電極對(duì)包含固定至所述殼體的第一表面的第一電極以及固定至所述殼體的第二表面的第二電極。所述第一電極和所述第二電極各自包含兩個(gè)或更多個(gè)接片部分以及兩個(gè)或更多個(gè)橋接部分。所述兩個(gè)或更多個(gè)橋接部分中的每一個(gè)使相鄰的接片部分互連以及所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)包含中心開口，所述中心開口定位于所述兩個(gè)或更多個(gè)接片部分之間并且圍繞所述可膨脹流體區(qū)域。電介質(zhì)流體容納于所述殼體內(nèi)，所述多個(gè)人造肌肉以疊層布置，以使得每個(gè)人造肌肉的可膨脹流體區(qū)域彼此同軸地對(duì)準(zhǔn)；以及所述電極對(duì)可在非致動(dòng)狀態(tài)與致動(dòng)狀態(tài)之間致動(dòng)，以使得從所述非致動(dòng)狀態(tài)至所述致動(dòng)狀態(tài)的致動(dòng)將所述電介質(zhì)流體引導(dǎo)至所述可膨脹流體區(qū)域中。