本發(fā)明涉及一種軟體驅(qū)動器，特別是基于摩擦納米發(fā)電機(jī)(triboelectricnanogenerator,teng)的自供能軟體驅(qū)動器。

背景技術(shù)：

1、近年來，軟體機(jī)器人在醫(yī)療機(jī)械、可穿戴設(shè)備、智能汽車和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的重要應(yīng)用引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。相比傳統(tǒng)的剛體機(jī)器人，軟體機(jī)器人具有柔性、靈活、質(zhì)量輕、操作簡便等優(yōu)勢。它們在受限空間、多自由度需求和便攜性要求高的特定應(yīng)用領(lǐng)域中展現(xiàn)了獨(dú)特的優(yōu)勢。軟驅(qū)動材料是實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人驅(qū)動的關(guān)鍵材料，是一種在外界環(huán)境的刺激作用下(如溫度、光、電、磁場和化學(xué)等)能夠改變形狀或尺寸的智能材料。電活性聚合物材料(electroactive?polymers,eap)是一種能夠在電場作用下改變形狀或尺寸的材料，這種響應(yīng)性使它們成為軟體機(jī)器人的關(guān)鍵驅(qū)動材料之一。根據(jù)驅(qū)動機(jī)理，eap可以分為電子型eap和離子型電活性聚合物(ionic?electroactive?polymers,ieap)。電子型eap驅(qū)動需要幾千伏的電壓，這嚴(yán)重地限制了其的實(shí)際應(yīng)用。ieap只需要幾伏的驅(qū)動電壓，在微型軟體機(jī)器人、體內(nèi)用醫(yī)療機(jī)械和可穿戴設(shè)備等的應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)勢。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的軟體驅(qū)動器通常依賴外部電源供電，限制了其在便攜性和自主性方面的應(yīng)用。teng作為一種新型的能量收集技術(shù)，能夠從外界環(huán)境中收集低頻機(jī)械能并高效轉(zhuǎn)化為電能。然而，目前尚缺乏將teng與軟體驅(qū)動器有效結(jié)合的技術(shù)解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于teng的自供能軟體驅(qū)動器，該自供能軟體驅(qū)動器能夠通過集成摩擦納米發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器的自供能，從而提升其便攜性和應(yīng)用范圍。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種基于teng的自供能軟體驅(qū)動器，包括：摩擦納米發(fā)電機(jī)(teng)、軟體驅(qū)動器以及電源管理電路；

4、所述的軟體驅(qū)動器包括兩側(cè)的柔性電極以及中間的離子聚合物膜。離子聚合物膜以微纖化纖維素(microfibrillated?cellulose,mfc)為基底，柔韌性高，綠色可降解；除此之外還摻雜了離子液體、聚乙烯醇、等高分子材料，

5、所述摩擦納米發(fā)電機(jī)包括：兩個高摩擦電系數(shù)材料；所述的兩個高摩擦電系數(shù)材料表面貼附銅電極層；當(dāng)兩個高摩擦電系數(shù)材料表面因外力而接觸分離時，電子轉(zhuǎn)移會在兩者之間產(chǎn)生電勢差，導(dǎo)致電荷的分離和積累。這些電荷被teng的電極層收集。

6、所述電源管理電路包括：整流電路，用于將teng模塊產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；儲能裝置，如超級電容器或可充電電池，用于儲存轉(zhuǎn)換后的電能；電壓調(diào)節(jié)器，用于將儲能裝置中的電能調(diào)節(jié)為驅(qū)動器所需的工作電壓。

7、所述軟體驅(qū)動器安裝在支架上，通過電源管理電路提供的電能實(shí)現(xiàn)軟體結(jié)構(gòu)的彎曲動作。

8、本發(fā)明的有益效果是：

9、本發(fā)明通過集成摩擦納米發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了軟體驅(qū)動器的自供能，提升了驅(qū)動器的便攜性和適應(yīng)性。無需外部電源，適用于各種復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用，如野外醫(yī)療、可穿戴設(shè)備和仿生機(jī)器人等，顯著提高了便攜性能。同時，本發(fā)明的設(shè)計(jì)簡潔，制造成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種基于teng的自供能軟體驅(qū)動器，其特征在于：該自供能軟體驅(qū)動器包括摩擦納米發(fā)電機(jī)(1)、電源管理模塊(2)以及軟體驅(qū)動器(3)；所述摩擦納米發(fā)電機(jī)中的兩個摩擦層分別通過導(dǎo)線連接電源管理模塊的輸入端，電源管理模塊的輸出端則分別通過導(dǎo)線連接軟體驅(qū)動器兩側(cè)的柔性電極，從而形成軟體驅(qū)動器的驅(qū)動回路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于teng的自供能軟體驅(qū)動器，其特征在于：所述自供能軟體驅(qū)動器還配設(shè)有用于檢測軟體驅(qū)動器驅(qū)動性能的激光傳感器(4)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于teng的自供能軟體驅(qū)動器，其特征在于：所述軟體驅(qū)動器安裝在支架(5)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于teng的自供能軟體驅(qū)動器，其特征在于：所述電源管理電路包括依序連通的整流電路、儲能裝置以及電壓調(diào)節(jié)器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種軟體驅(qū)動器，目的是提供一種基于TENG的自供能軟體驅(qū)動器，該自供能軟體驅(qū)動器能夠通過集成摩擦納米發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器的自供能，從而提升其便攜性和應(yīng)用范圍。技術(shù)方案是一種基于TENG的自供能軟體驅(qū)動器，包括：摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)、軟體驅(qū)動器以及電源管理電路；所述的軟體驅(qū)動器包括兩側(cè)的柔性電極以及中間的離子聚合物膜。離子聚合物膜以微纖化纖維素(Microfibrillated?Cellulose,MFC)為基底，柔韌性高，綠色可降解；除此之外還摻雜了離子液體、聚乙烯醇、等高分子材料。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧叢清,王帆,葉偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/2