【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软体机器人，具体涉及一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人。
技术介绍
1、软体机器人是近年新兴的机器人技术，由于软体机器人独特的柔软性、灵活性和自适应的特点，使得软体机器人在各种非结构化的环境中展现出优秀的性能。与传统的刚性机器人相比，软体机器人采用软材料制作，这些材料的杨氏模量通常比较低，模量类似于肌肉或者低于肌肉，使得软体机器人更能适应各种复杂的环境，在人机交互的条件下也更有优势。
2、软体机器人在驱动方式上也和刚性机器人不同，刚性机器人多使用传统的电机驱动方式，而软体机器人依靠不同的智能软材料实现各种动作和特定的功能。目前比较成熟的智能材料包括介电弹性体材料、离子聚合物金属复合材料、形状记忆合金、形状记忆聚合物等。这些材料可以根据电场、压力、磁场、温度、光照等不同的物理量来产生响应，从而实现软体机器人的形变和驱动。
3、目前，仿生水母机器人大多还是传统的刚性机器人通过传统的电机驱动，仍面临着许多问题。1、传统的仿生水母机器人利用刚性结构，驱动方式与水母有很大区别，所谓的仿生水母只是机器人的外形类似于水母，而结构和运动方式则与水母差别很大。2、传统的仿生水母机器人采用的材料一般为金属等硬质材料，软体材料与其相比在质量上具有很大的优势。而且在水下环境中，硬质材料存在着易受冲击折断的问题。3、目前的软体机器人大多是气动，在水下环境中存在着破裂的风险，因此电驱动的仿生水母机器人具有广阔地开发和应用前景。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在
2、一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，包括驱动机构和触手机构；所述驱动机构为空腔结构且下端设有开口，所述驱动机构侧壁为折纸结构；通电时，所述驱动机构展开；断电时，所述驱动机构自行收缩恢复原状；所述驱动机构下方设有触手机构，所述触手机构包括若干个呈环向设置的触手组件。
3、进一步的，所述驱动机构包括第一柔性框架以及和所述第一柔性框架相粘贴的第一变形组件，所述第一变形组件用于带动所述第一柔性框架形变。
4、进一步的，所述触手组件包括第二柔性框架以及和所述第二柔性框架相粘贴的第二变形组件，所述第二变形组件用于带动所述第二柔性框架形变。
5、进一步的，所述第二变形组件的末端设有触手部，所述触手部内侧设有触手纹路。
6、进一步的，还包括若干个转向机构，若干个所述转向机构周向设置于所述驱动机构的外侧上，所述驱动机构用于使所述驱动机构发生转向；所述转向机构包括第三柔性框架以及和所述第三柔性框架相粘贴的第三变形组件，所述第三变形组件用于带动所述第三柔性框架形变。
7、进一步的，所述第一变形组件、第二变形组件和第三变形组件均包括预拉伸的叠层介电弹性体薄膜；所述叠层介电弹性体薄膜包括至少一组介电弹性体薄膜，所述介电弹性体薄膜包括介电弹性体驱动层，所述介电弹性体驱动层的上表面和下表面均设有介电弹性体导电层。
8、进一步的，所述叠层介电弹性体薄膜的上表面和下表面还设有介电弹性体防水层。
9、进一步的，所述介电弹性体驱动层和介电弹性体导电层采用同种硅基介电弹性体。
10、进一步的，还包括电源组件；所述电源组件和所述驱动机构、触手机构、转向机构电连接，所述电源组件为流线型结构。
11、进一步的，还包括控制组件；所述控制组件用于控制所述驱动机构、触手机构和转向机构的运动。
12、本专利技术的有益效果是：
13、1.本专利技术公开的基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，利用介电弹性体这种电响应柔性体材料的特性，通过预拉伸和柔性框架使软体机器人的驱动器形状和运动方式都类似于水母。同时，通过介电弹性体叠层方法，提高水母机器人驱动机构的驱动力与驱动形变，扩展了水下电驱动软体机器人的应用范围。
14、2.本专利技术公开的基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，由硅基介电弹性体和柔性框架制成，全部材料都是软体材料，没有任何零件使用硬质材料，是真正意义的软体机器人。
15、3.本专利技术采用独特的介电弹性体结构，通过预拉伸介电弹性体薄膜再贴附上柔性框架，可以使介电弹性体薄膜按照预期的形状进行折叠，特殊设计的柔性框架可以使介电弹性体薄膜产生类似折纸一样的折痕，利用两侧框架不对称，使得介电弹性体薄膜在特定位置定向弯曲产生类折痕形状。
16、4.本专利技术公开的驱动机构是利用硅基叠层介电弹性体驱动薄膜和柔性框架制成，硅基叠层介电弹性体薄膜包括硅基介电弹性体驱动层和硅基介电弹性体导电层，其中采用的硅基介电弹性体是电驱动的软材料，由于硅基材料特有的防水性能，在介电弹性体驱动机构外包覆一层杨氏模量较低的硅基介电弹性体防水层，可以使得驱动机构在水下环境中能够正常驱动并不影响其驱动性能，同时硅基介电弹性体防水层还具有保护功能，保护硅基叠层介电弹性体薄膜免受外界影响造成破损。
17、5.本专利技术为提高介电弹性体驱动机构的驱动性能，介电弹性体薄膜采用了叠层技术，同时为了提高不同层之间的层面结合能力，介电弹性体导电层与介电弹性体驱动层使用同种硅基介电弹性体，在制作过程中可以增强界面结合能力，防止驱动机构由于不同材料结合不可靠而使驱动机构过早损坏。
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1.一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：包括驱动机构(5)和触手机构；所述驱动机构(5)为空腔结构且下端设有开口，所述驱动机构(5)侧壁为折纸结构；通电时，所述驱动机构(5)展开；断电时，所述驱动机构(5)自行收缩恢复原状；所述驱动机构(5)下方设有触手机构，所述触手机构包括若干个呈环向设置的触手组件(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述驱动机构(5)包括第一柔性框架(10)以及和所述第一柔性框架(10)相粘贴的第一变形组件(9)，所述第一变形组件(9)用于带动所述第一柔性框架(10)形变。
3.根据权利要求2所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述触手组件(4)包括第二柔性框架(12)以及和所述第二柔性框架(12)相粘贴的第二变形组件(11)，所述第二变形组件(11)用于带动所述第二柔性框架(12)形变。
4.根据权利要求3所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述第二变形组件(11)的末端设有触手部，所述触手部内侧设有触手纹
5.根据权利要求3或4所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：还包括若干个转向机构(2)，若干个所述转向机构(2)周向设置于所述驱动机构(5)的外侧上，所述驱动机构(5)用于使所述驱动机构(5)发生转向；所述转向机构(2)包括第三柔性框架(14)以及和所述第三柔性框架(14)相粘贴的第三变形组件(15)，所述第三变形组件(15)用于带动所述第三柔性框架(14)形变。
6.根据权利要求5所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述第一变形组件(9)、第二变形组件(11)和第三变形组件(15)均包括预拉伸的叠层介电弹性体薄膜；所述叠层介电弹性体薄膜包括至少一组介电弹性体薄膜，所述介电弹性体薄膜包括介电弹性体驱动层(7)，所述介电弹性体驱动层的上表面和下表面均设有介电弹性体导电层(6)。
7.根据权利要求6所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述叠层介电弹性体薄膜的上表面和下表面还设有介电弹性体防水层(8)。
8.根据权利要求6所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述介电弹性体驱动层(7)和介电弹性体导电层(6)采用同种硅基介电弹性体。
9.根据权利要求5所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：还包括电源组件(3)；所述电源组件(3)和所述驱动机构(5)、触手机构、转向机构(2)电连接，所述电源组件(3)为流线型结构。
10.根据权利要求5所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：还包括控制组件(1)；所述控制组件(1)用于控制所述驱动机构(5)、触手机构和转向机构(2)的运动。
...【技术特征摘要】
1.一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：包括驱动机构(5)和触手机构；所述驱动机构(5)为空腔结构且下端设有开口，所述驱动机构(5)侧壁为折纸结构；通电时，所述驱动机构(5)展开；断电时，所述驱动机构(5)自行收缩恢复原状；所述驱动机构(5)下方设有触手机构，所述触手机构包括若干个呈环向设置的触手组件(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述驱动机构(5)包括第一柔性框架(10)以及和所述第一柔性框架(10)相粘贴的第一变形组件(9)，所述第一变形组件(9)用于带动所述第一柔性框架(10)形变。
3.根据权利要求2所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述触手组件(4)包括第二柔性框架(12)以及和所述第二柔性框架(12)相粘贴的第二变形组件(11)，所述第二变形组件(11)用于带动所述第二柔性框架(12)形变。
4.根据权利要求3所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：所述第二变形组件(11)的末端设有触手部，所述触手部内侧设有触手纹路(13)。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于介电弹性体的纯软体仿生水母机器人，其特征在于：还包括若干个转向机构(2)，若干个所述转向机构(2)周向设置于所述驱动机构(5)的外侧上，所述驱动机构(5)用于使所述驱动机构(5)发生转向；所述转...
【专利技术属性】
技术研发人员：李忠杰，佘湘东，彭艳，宫荧，谢燮，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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