[發明專利]一種機器蛙人、形狀記憶合金絲驅動組件及其制造方法

有效

• 申請號: 202111144961.6
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113858227B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 楊燦軍;吳威濤;涂章鵬;周際飛;武鑫
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J18/00;B25J19/00;B25J19/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 何彬

本發明涉及一種機器蛙人、形狀記憶合金絲驅動組件及其制造方法，屬于機器人技術領域。其中，形狀記憶合金絲驅動組件包括柔性管殼及套裝在柔性管殼內的記憶合金絲與溫度監測傳感器，溫度監測傳感器的數據線穿過柔性套管的管口而輸出溫度監測信號；記憶合金絲的兩端部伸出柔性管殼，用于連接外部構件；在柔性管殼與形狀記憶合金絲之間填充有凝膠狀混合物，凝膠狀混合物由硅油與硅脂按3.5:1至4.5:1比例混合而成。基于前述混合而成凝膠狀混合物，不僅能有效地確保形狀記憶合金絲的抵抗海水的腐蝕性，且基于該配比而所存在的理化混合物的流動性及粘滯系數，在低阻力下提升混合物的水下使用壽命，可廣泛應用于機器人、深海探測等技術領域。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域；具體地說，涉及一種機器蛙人，可用于構建該機器蛙人的手爪組件的形狀記憶合金絲驅動組件，及適于該形狀記憶合金絲驅動組件的制造方法。

背景技術

近年來隨著海洋管道、海底隧道等重大海洋裝備的建設，對海底資源的開發利用取得了快速發展，為了降低風險，常用海底機器人等設備替代潛水員進行作業，例如申請人申請且公開號為CN108181896A的專利文獻所公開的海底作業機器人，該海底作業機器人能夠很好的完成水下管路的清洗與探測等作業，而對于部分其他海底作業任務，仍需依賴于經驗豐富的潛水員來完成，但是潛水員工作存在著風險大難度高的致命缺點，并且只能在較好海況下進行作業，況且在水深超過350米后，潛水員將無法再進行下潛作業。

為了解決上述問題，本申請人在公開號為CN111152244A的專利文獻中公開了一種機器蛙人，該機器蛙人包括機身及安裝在該機身上的仿人機械臂，該仿人機械臂包括肩關節、大臂、肘關節、小臂及通過腕關節與小臂的末端連接的手掌組件。在該專利文獻中，基于仿人機械臂而模擬潛水員進行水下作業，以期能夠替代潛水員進行作業，從而提高作業安全與作業范圍，例如作業深度。在該專利文獻的技術方案中，基于記憶合金絲進行驅動而提高手指的操作響應速度，由該記憶合金絲所構建的驅動組件包括記憶合金絲及套裝該記憶合金絲外的熱縮管，并在熱縮管的管腔與形狀記憶合金絲段之間始終存有用于填充空氣的間隙，以解決由形狀記憶合金絲所構建的驅動器存在不易密封的問題；其雖然能夠利用空氣間隙，實現保溫性能，而提高響應速度。

但是，在上述技術方案中，采用熱縮管與空氣配合而實現密封，但是在使用過程中發現不易進行密封，主要由于記憶合金絲在工作過程中會在較大位移的移動，大大提高了密封結構與成本；此外，通過設置空氣間隙，會導致難以利用海水對記憶合金絲的溫度進行降溫，從而無法利用海水自然冷卻而實現更高的運動速度。此外，上述記憶合金絲驅動組件在實際過程中，存在其響應速度與能耗這一矛盾，即記憶合金絲在水中可以獲得更好的冷卻效果，這有助于它獲得更高的運動速度，但過快的冷卻會導致加熱過程中存在嚴重的能源浪費，而保溫處理可以減少能源浪費，但也會使冷卻速度再次降低。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種密封性能好，且便于制造的形狀記憶合金絲驅動組件；

本發明的第二目的是提供一種適于制造上述形狀記憶合金絲驅動組件的方法；

本發明的第三目的是提供一種采用上述形狀記憶合金絲驅動組件構建致動器的機器蛙人；

本發明的第四目的是提供一種機器蛙人，以基于對其仿人機械臂上的抓取機構的結構改進，能有效平衡抓取或釋放過程中的響應速度與能耗。

為了實現上述主要目的，本發明提供的形狀記憶合金絲驅動組件包括柔性管殼及套裝在柔性管殼內的記憶合金絲與溫度監測傳感器，溫度監測傳感器的數據線穿過柔性套管的管口而輸出溫度監測信號；記憶合金絲的兩端部伸出柔性管殼，用于連接外部構件；在柔性管殼與形狀記憶合金絲之間填充有凝膠狀混合物，凝膠狀混合物由硅油與硅脂按3.5:1至4.5:1 比例混合而成。