本發(fā)明涉及軟機(jī)器人，特別是涉及自感知人工肌肉及自感知人工肌肉制作方法。

背景技術(shù)：

1、人工肌肉是一種新型智能高分子材料，能在外加電場(chǎng)下，通過(guò)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變而伸縮、彎曲、束緊或膨脹，其行為接近真正的肌肉纖維。目前用于制備人工肌肉的材料有壓電材料、高分子液晶材料、尼龍絲材料、聚合物材料、天然橡膠材料等。目前的人工肌肉大多依賴外部設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋控制，使得人工肌肉的適應(yīng)性和靈活性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)目前的人工肌肉大多依賴外部設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋控制，使得系統(tǒng)的復(fù)雜程度高，從而增加了制作成本的技術(shù)問(wèn)題，提供一種自感知人工肌肉。

2、一種自感知人工肌肉，包括：

3、包覆層，所述包覆層繞第一方向卷曲，所述包覆層的中心區(qū)域形成通孔，所述包覆層能夠在所述第一方向上伸長(zhǎng)或縮短；

4、光強(qiáng)檢測(cè)器，包括沿所述第一方向間隔設(shè)置的發(fā)射件和接收件，所述發(fā)射件和所述接收件均插設(shè)于所述通孔內(nèi)，且與所述通孔的孔壁連接，所述發(fā)射件用于朝向所述通孔發(fā)射光信號(hào)，所述接收件用于接收所述光信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。

5、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述包覆層包括柔性介電體、第一柔性電極層及第二柔性電極層，所述第一柔性電極層和所述第二柔性電極層分別附著于所述柔性介電體厚度方向的兩側(cè)，所述第一柔性電極層和所述第二柔性電極層分別用于與電源的正極和負(fù)極電連接，以使所述第一柔性電極層和所述第二柔性電極層之間產(chǎn)生電場(chǎng)，以擠壓所述柔性介電體發(fā)生形變，其中所述第一方向與所述厚度方向垂直。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述包覆層在所述第一方向上的兩端分別為第一端和第二端，在所述第一端上，所述第一柔性電極層相對(duì)所述第二柔性電極層凸出，在所述第二端上，所述第二柔性電極層相對(duì)所述第一柔性電極層凸出。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述自感知人工肌肉還包括封裝件，所述封裝件包括：

8、第一封裝部，所述第一封裝部套設(shè)于所述包覆層的所述第一端，且與所述第一柔性電極層電連接；

9、第二封裝部，所述第二封裝部套設(shè)于所述包覆層的所述第二端，且與所述第二柔性電極層電連接。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述第一端，所述柔性介電體與所述第二柔性電極層對(duì)齊；在所述第二端，所述柔性介電體與所述第一柔性電極層對(duì)齊。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述自感知人工肌肉還包括柔性光波導(dǎo)，所述柔性光波導(dǎo)容設(shè)于所述通孔。

12、本發(fā)明還提供一種自感知人工肌肉制作方法，能夠解決上述至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

13、一種自感知人工肌肉制作方法，用于制作上述的自感知人工肌肉，所述自感知人工肌肉制作方法包括：

14、將包覆層的一端貼附于柔性管上，控制所述包覆層和所述柔性管繞所述柔性管的延伸方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)，直至所述包覆層卷曲于所述柔性管上；

15、抽出所述柔性管，使所述包覆層的中心區(qū)域形成通孔；

16、在所述通孔的兩端分別安裝發(fā)射件和接收件，其中，所述發(fā)射件用于朝向所述通孔發(fā)射光信號(hào)，所述接收件用于接收所述光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在步驟“抽出所述柔性管，使所述包覆層的中心區(qū)域形成通孔”之前，所述方法還包括：

18、對(duì)所述柔性管在其延伸方向上的兩端施加相反的拉力，使所述柔性管發(fā)生形變，以使所述包覆層與所述柔性管分離。

19、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在步驟“將包覆層的一端貼附于柔性管上，控制所述包覆層和所述柔性管繞所述柔性管的延伸方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)，直至所述包覆層卷曲于所述柔性管上”之前，所述方法還包括：

20、將支撐桿插設(shè)于所述柔性管中。

21、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在步驟“抽出所述柔性管，使所述包覆層的中心區(qū)域形成通孔”和“在所述通孔的兩端分別安裝發(fā)射件和接收件”之間，所述方法還包括：

22、將柔性光波導(dǎo)注入所述通孔。

23、有益效果：

24、本發(fā)明實(shí)施例提供的自感知人工肌肉，包括包覆層和光強(qiáng)檢測(cè)器；包覆層繞第一方向卷曲，包覆層的中心區(qū)域形成通孔，包覆層能夠在第一方向上伸長(zhǎng)或縮短；光強(qiáng)檢測(cè)器包括沿第一方向間隔設(shè)置的發(fā)射件和接收件，發(fā)射件和接收件均插設(shè)于通孔內(nèi)，且與通孔的孔壁連接，發(fā)射件用于朝向通孔發(fā)射光信號(hào)，接收件用于接收光信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。本申請(qǐng)中通過(guò)包覆層體繞第一方向卷曲，以模擬肌肉纖維，在通孔的兩端分別設(shè)置發(fā)射件和接收件，當(dāng)包覆層在第一方向上伸長(zhǎng)或縮短時(shí)，接收件接收到的發(fā)射件發(fā)射的光信號(hào)的光強(qiáng)發(fā)生變化，使得接收件輸出的電信號(hào)發(fā)生變化，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)包覆層的形變量，使得本申請(qǐng)中的自感知人工肌肉可以精確地響應(yīng)外部環(huán)境的變化，提高了自感知人工肌肉的適應(yīng)性和靈活性。其中相較于現(xiàn)有技術(shù)中依賴外部設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋控制的方式而言，本申請(qǐng)中僅通過(guò)在通孔內(nèi)設(shè)置的發(fā)射件和接收件，實(shí)現(xiàn)了人工肌肉的自感知能力，減少對(duì)外部設(shè)備的依賴，降低了復(fù)雜度，降低了整體成本。

25、本發(fā)明還提供一種自感知人工肌肉制作方法，用于制作上述的自感知人工肌肉，自感知人工肌肉制作方法包括：將包覆層的一端貼附于柔性管上，控制包覆層和柔性管繞柔性管的延伸方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)，直至包覆層卷曲于柔性管上；抽出柔性管，使包覆層的中心區(qū)域形成通孔；在通孔的兩端分別安裝發(fā)射件和接收件，其中，發(fā)射件用于朝向通孔發(fā)射光信號(hào)，接收件用于接收光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。該自感知人工肌肉制作方法能夠?qū)崿F(xiàn)上述至少一個(gè)技術(shù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種自感知人工肌肉，其特征在于，所述自感知人工肌肉包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自感知人工肌肉，其特征在于，所述包覆層包括柔性介電體、第一柔性電極層及第二柔性電極層，所述第一柔性電極層和所述第二柔性電極層分別附著于所述柔性介電體厚度方向的兩側(cè)，所述第一柔性電極層和所述第二柔性電極層分別用于與電源的正極和負(fù)極電連接，以使所述第一柔性電極層和所述第二柔性電極層之間產(chǎn)生電場(chǎng)，以擠壓所述柔性介電體發(fā)生形變，其中所述第一方向與所述厚度方向垂直。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自感知人工肌肉，其特征在于，所述包覆層在所述第一方向上的兩端分別為第一端和第二端，在所述第一端上，所述第一柔性電極層相對(duì)所述第二柔性電極層凸出，在所述第二端上，所述第二柔性電極層相對(duì)所述第一柔性電極層凸出。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自感知人工肌肉，其特征在于，所述自感知人工肌肉還包括封裝件，所述封裝件包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自感知人工肌肉，其特征在于，在所述第一端，所述柔性介電體與所述第二柔性電極層對(duì)齊；在所述第二端，所述柔性介電體與所述第一柔性電極層對(duì)齊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的自感知人工肌肉，其特征在于，所述自感知人工肌肉還包括柔性光波導(dǎo)，所述柔性光波導(dǎo)容設(shè)于所述通孔。

7.一種自感知人工肌肉制作方法，其特征在于，用于制作如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的自感知人工肌肉，所述自感知人工肌肉制作方法包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自感知人工肌肉制作方法，其特征在于，在步驟“抽出所述柔性管，使所述包覆層的中心區(qū)域形成通孔”之前，所述方法還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自感知人工肌肉制作方法，其特征在于，在步驟“將包覆層的一端貼附于柔性管上，控制所述包覆層和所述柔性管繞所述柔性管的延伸方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)，直至所述包覆層卷曲于所述柔性管上”之前，所述方法還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自感知人工肌肉制作方法，其特征在于，在步驟“抽出所述柔性管，使所述包覆層的中心區(qū)域形成通孔”和“在所述通孔的兩端分別安裝發(fā)射件和接收件”之間，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種自感知人工肌肉及自感知人工肌肉制作方法。自感知人工肌肉，包括包覆層和光強(qiáng)檢測(cè)器；包覆層繞第一方向卷曲，包覆層的中心區(qū)域形成通孔，包覆層能夠在第一方向上伸長(zhǎng)或縮短；光強(qiáng)檢測(cè)器包括發(fā)射件和接收件，發(fā)射件和接收件均插設(shè)于通孔內(nèi)，且與通孔的孔壁連接，發(fā)射件用于朝向通孔發(fā)射光信號(hào)，接收件用于接收光信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。通過(guò)包覆層體繞第一方向卷曲，以模擬肌肉纖維，當(dāng)包覆層在第一方向上伸長(zhǎng)或縮短時(shí)，接收件接收到的光信號(hào)的光強(qiáng)發(fā)生變化，使得接收件輸出的電信號(hào)發(fā)生變化，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)包覆層的形變量，使得本申請(qǐng)中的自感知人工肌肉可以精確地響應(yīng)外部環(huán)境的變化，提高了自感知人工肌肉的適應(yīng)性和靈活性。

技術(shù)研發(fā)人員：趙慧嬋,邵琦,劉辛軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10