[發明專利]一種大輸出力PVC凝膠驅動器

在審

• 申請號: 202310006364.X
• 申請日: 2023-01-04
• 公開（公告）號: CN116317676A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張軍詩;劉磊;段鑫;閆晗;韋暢;朱繼宏;張衛紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王芳

本發明公開一種大輸出力PVC凝膠驅動器，涉及柔性驅動器技術領域，主要結構包括外殼、拉板、端蓋和多個驅動單元；外殼為一端敞口的筒形結構，端蓋設置于外殼的敞口端，拉板設置于外殼的閉口端外側，多個驅動單元貫穿外殼和端蓋，多個驅動單元的一端與拉板相連接。本發明中的大輸出力PVC凝膠驅動器，PVC凝膠材料在外加電場激勵下可產生向陽極的蠕動變形，使用不銹鋼箔作為陰極銅網作為陽極，結合銅網的孔狀結構使得PVC凝膠在通電時會鉆入網孔，整體驅動單元在通電時厚度變薄，斷電時由于薄膜彈性恢復原有厚度，疊加多個驅動單元會增加其位移，并聯多個單元疊層可以提高其回彈力，所設計的驅動器預計最大輸出力為300N左右，制作材料及工藝簡單易于實現。

技術領域

本發明涉及柔性驅動器技術領域，特別是涉及大輸出力PVC凝膠驅動器。

背景技術

柔性驅動器作為智能材料驅動的一種可以將其他形式的能量轉化為機械能，這一特性使得其在機器人及可穿戴設備領域應用廣泛。與傳統的流體驅動形式比如液壓或氣壓驅動相比，柔性驅動器無需復雜的管路、相應的流體源；也無需像化學反應驅動那樣需要不斷添加燃料，使得其具有驅動條件簡易、輸出力柔和、響應速度較快、工藝簡單、結構簡單緊湊便于攜帶等諸多優勢。但其驅動電壓較高、輸出力不足及材料不穩定等問題一直制約著工程應用。本發明利用PVC凝膠柔性驅動器其低電壓驅動及較大回彈力的特性通過并聯多組驅動器的形式實現了較大的輸出力。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供一種大輸出力PVC凝膠驅動器，以解決現有柔性驅動器技術中存在的驅動電壓較高及輸出力不足的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種大輸出力PVC凝膠驅動器，包括外殼、拉板、端蓋和多個驅動單元；所述外殼為一端敞口的筒形結構，所述端蓋設置于所述外殼的敞口端，所述拉板設置于所述外殼的閉口端外側，所述多個驅動單元貫穿所述外殼和所述端蓋，所述多個驅動單元的一端與所述拉板相連接。

可選地，所述外殼的底部設置有多個桿孔，所述端蓋上設置有多個通孔，所述多個驅動單元的兩端分別貫穿所述桿孔和所述通孔。

可選地，所述驅動單元包括拉桿和驅動單元疊層，所述驅動單元疊層包括多個驅動單元，所述驅動單元包括依次設置的陽極、PVC凝膠薄膜、陰極和PVC凝膠薄膜，所述陽極和所述陰極分別與導線的一端相連接，所述外殼的底部設置有多個導線孔，所述導線的另一端貫穿所述導線孔后延伸至所述外殼外部。

可選地，所述PVC凝膠薄膜采用聚氯乙烯粉末、己二酸二丁酯增塑劑和四氫呋喃溶劑所制成，先將所述己二酸二丁酯增塑劑和所述四氫呋喃溶劑倒入燒杯混合攪拌均勻，邊攪拌邊緩慢加入所述聚氯乙烯粉末，進行密封防止所述四氫呋喃溶劑的揮發，恒溫加熱，攪拌后使用涂布機進行涂布，并在室溫下蒸發，得到所述PVC凝膠薄膜。

可選地，所述陰極為不銹鋼箔。

可選地，所述陽極為銅網。

可選地，所述陽極和所述陰極的尺寸為內徑5.5mm，外徑25mm。

可選地，所述PVC凝膠薄膜的尺寸為內徑4mm，外徑28mm。

可選地，所述拉桿為氧化后的鋁桿。

可選地，所述拉桿遠離所述拉板的一端與連接柱相連接，所述連接柱用于與相鄰的大輸出力PVC凝膠驅動器中的拉桿相連接。

本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：