软体机械手及其使用方法与流程

本发明涉及机械手，特别是涉及软体机械手及其使用方法。

背景技术：

1、软体机械手是采用软质材料制造的机械手，与传统的机械手或抓具相比，操作细小或易碎物体的能力更强。然而，传统调控软体机械手抓取物体的方式主要有电刺激、气压驱动或者磁场控制，针对表面光滑的易损品、易碎品进行抓取时，不方便精确控制抓取和释放，容易造成被抓取物的损伤。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种软体机械手及其使用方法，所述软体机械手的抓取部的表面粗糙度能够可逆调节，采用所述软体机械手进行抓取目标物体时，通过改变红外光照时间调节软体机械手的温度，能够进一步调控软体机械手的表面粗糙度，实现对不同重量和不同表面粗糙度的易损品、易碎品的抓取和释放。

2、一种软体机械手，包括至少一个抓取部，所述抓取部包括本体以及覆设于所述本体表面的热响应层，所述本体的弹性模量小于所述热响应层的弹性模量，其中，所述本体中分布有光热转化填料，所述光热转化填料能够吸收红外光并转化成热能，所述热响应层的材料包括热响应聚合物和交联剂，所述热响应聚合物的分子链中含有呋喃基团，所述交联剂的分子链中含有马来酰亚胺基团。

3、在其中一个实施例中，所述热响应聚合物的结构式如式(1)所示：

4、

5、式(1)中，r1选自氢原子或者甲基，r2选自碳链长度为3-20的烷烃，r3选自卤素原子，x、y和z均为5000-20000的整数。

6、在其中一个实施例中，所述交联剂的结构式如式(2)或者式(3)所示：

7、

8、式(2)中，n为20-1000的整数。

9、在其中一个实施例中，所述热响应聚合物和所述交联剂的摩尔比为2:1-4:1。

10、在其中一个实施例中，所述热响应层的厚度为2mm-10mm。

11、在其中一个实施例中，所述光热转化填料对红外光的吸收率大于或等于75％。

12、在其中一个实施例中，所述光热转化填料选自石墨烯、碳纳米管或炭黑中的至少一种。

13、在其中一个实施例中，所述光热转化填料在所述本体中的质量分数为0.01％-5％。

14、在其中一个实施例中，所述本体的材料选自聚二甲基硅氧烷、聚氨酯或者己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。

15、一种所述软体机械手的使用方法，包括：

16、采用红外光照射所述软体机械手，使所述软体机械手的抓取部的温度达到70℃-75℃，冷却后所述抓取部中的热响应层的表面粗糙度增大，以使所述抓取部能够抓取目标物体；

17、采用红外光照射所述软体机械手，使所述软体机械手的抓取部的温度达到120℃-130℃，冷却后所述抓取部中的热响应层的表面粗糙度减小，以使所述抓取部能够释放所述目标物体。

18、本发明的软体机械手中，本体中的光热转化填料能够吸收红外光并转化为热能，对抓取部进行加热，其中，当抓取部的温度达到70℃-75℃时，热响应层中的热响应聚合物和交联剂进行交联反应，生成三维交联网络，使热响应层的模量增大，所以冷却后热响应层生成褶皱结构，使得抓取部的表面粗糙度增大，当抓取部的温度达到120℃-130℃时，热响应层中的三维交联网络进行解交联反应，使热响应层的模量下降，所以冷却后热响应层的褶皱结构消失，使得抓取部的表面粗糙度降低，甚至恢复至平整状态。

19、因此，本发明软体机械手的抓取部的表面粗糙度可以进行可逆调节，并且，可以通过加热温度进行精准调控，从而，使用本发明的软体机械手进行抓取目标物体时，可以通过控制抓取部的表面粗糙度调节抓取部与目标物体的摩擦力，实现目标物体的可控抓取和释放。进而，通过调控软体机械手的表面粗糙度，可以实现对不同重量和不同表面粗糙度的易损品、易碎品的抓取和释放，适用范围更广。

技术特征：

1.一种软体机械手，其特征在于，包括至少一个抓取部，所述抓取部包括本体以及覆设于所述本体表面的热响应层，所述本体的弹性模量小于所述热响应层的弹性模量，其中，所述本体中分布有光热转化填料，所述光热转化填料能够吸收红外光并转化成热能，所述热响应层的材料包括热响应聚合物和交联剂，所述热响应聚合物的分子链中含有呋喃基团，所述交联剂的分子链中含有马来酰亚胺基团。

2.根据权利要求1所述的软体机械手，其特征在于，所述热响应聚合物的结构式如式(1)所示：

3.根据权利要求1或2所述的软体机械手，其特征在于，所述交联剂的结构式如式(2)或者式(3)所示：

4.根据权利要求1所述的软体机械手，其特征在于，所述热响应聚合物和所述交联剂的摩尔比为2:1-4:1。

5.根据权利要求1所述的软体机械手，其特征在于，所述热响应层的厚度为2mm-10mm。

6.根据权利要求1所述的软体机械手，其特征在于，所述光热转化填料对红外光的吸收率大于或等于75％。

7.根据权利要求6所述的软体机械手，其特征在于，所述光热转化填料选自石墨烯、碳纳米管或炭黑中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的软体机械手，其特征在于，所述光热转化填料在所述本体中的质量分数为0.01％-5％。

9.根据权利要求1所述的软体机械手，其特征在于，所述本体的材料选自聚二甲基硅氧烷、聚氨酯或者己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。

10.一种如权利要求1-9任一项所述软体机械手的使用方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及一种软体机械手，包括至少一个抓取部，所述抓取部包括本体以及覆设于所述本体表面的热响应层，所述本体的弹性模量小于所述热响应层的弹性模量，其中，所述本体中分布有光热转化填料，所述热响应层的材料包括热响应聚合物和交联剂，所述热响应聚合物的分子链中含有呋喃基团，所述交联剂的分子链中含有马来酰亚胺基团。本发明还涉及一种软体机械手的使用方法。本发明软体机械手的抓取部的表面粗糙度能够可逆调节，采用所述软体机械手进行抓取目标物体时，通过改变红外光照时间调节软体机械手的温度，能够进一步调控软体机械手的表面粗糙度，实现对不同重量和不同表面粗糙度的易损品、易碎品的抓取和释放。

技术研发人员：冯雪,刘兰兰,陈颖
受保护的技术使用者：浙江清华柔性电子技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13