一种软体机器人重心调节装置的制作方法

本发明涉及深海器械技术领域，尤其涉及一种软体机器人的重心调节装置。

背景技术：

近年来，水下机器人因在海洋环境观测和资源评估等方面的应用，得到迅速发展；传统的水下机器人以硬质的金属结构为主构成，这种机器在水中主要依靠内部的姿态调节系统来调节重心位置，从而实现机器的前进和转向等功能；机器人的姿态调节系统主要包括两个部分，一部分是通过伺服电机带动滑块在滑轨上移动，实现在纵向的重心调节；另一部分是通过涡轮杆来旋转偏心块，实现横向的重心调节。

现有传统的机器人姿态调节系统占用体积空间大，重量大而笨重，且在资源应用方面也有一定的弊端；此外，传统的重心调节系统无法小型化而用于小型机器人上；并且也无法耐高压去适应深海区域(大于6000m)的应用。

技术实现要素：

本发明克服现有技术中的缺陷，提供一种软体机器人重心调节装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案概述如下：

一种软体机器人重心调节装置，包括多个介电薄膜结构和多个配重结构，所述配重结构设置在相邻的介电薄膜结构之间。

进一步的，所述介电薄膜结构包括两个介电薄膜和位于该两个介电薄膜之间的导电层。

进一步的，所述介电薄膜为vhb4910，且处于等双轴预拉伸的状态；所述导电层为水凝胶、碳膏或碳纳米管。

进一步的，所述配重结构由可变形的大密度柔性材料组成。

进一步的，所述柔性材料为高密度盐水或凝胶。

进一步的，所述重心调节装置还包括支架，多个介电薄膜结构分别固定在所述支架上，每两个相邻的介电薄膜结构由一个配重结构相隔开。

进一步的，所述介电薄膜结构的数量为四个，呈田字形固定设置在所述支架上。

进一步的，所述支架的形状为方形、圆形或三角形，所述支架的材料为有机玻璃或聚二甲基硅氧烷。

进一步的，所述导电层与外接电路正极连接，所述介电薄膜与外接电路负极连接。

进一步的，所述支架的外框上设置有位移传感器，用于实时监测并反馈配重结构的位置。

本发明所取得的有益技术效果是：本发明通过施加电压使介电薄膜结构的面积扩张而带动配重结构运动；通过对介电薄膜结构的不同区域施加电压，配重结构可以向不同的方向运动，而实现重心的多方向调节，使机器人在水中向不同的方向游动，通过所加电压的大小，来改变配重移动的距离，进而精准控制重心的位置，以实现准确控制机器人的方位。

附图说明

为了获得本发明的上述和其他优点及特点，以下将参照附图中所示的本发明的具体实施例对以上概述的本发明进行更具体的说明。应理解的是，这些附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不应被视为对本发明的范围的限制，通过使用附图，将对本发明进行更具体和更详细的说明和阐述；在附图中：

图1是本发明的重心调节装置的结构示意图；

图2是本发明的介电薄膜结构的示意图；

附图中：1/2/3/4-介电薄膜结构，5-配重结构，6-支架，7-位移传感器，8-介电薄膜，9-导电层，10-导线。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。以下描述中的“前”、“后”、“左”、“右”等方向性术语并不解释为对本发明的限制。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

下面结合附图对本发明提供的一种软体机器人的重心调节装置作进一步的详细说明：如图1所示，一种软体机器人重心调节装置，包括一个方形的支架6，支架6上设有四个介电薄膜结构1/2/3/4和四个配重结构5，所述配重结构5为可变形的大密度柔性材料软体结构，所述配重结构5设置在两两相邻的所述介电薄膜结构之间，所述四个介电薄膜结构在所述支架6上呈田字形布置，支架的起始重心位于支架的中心处。

如图2所示，所述介电薄膜结构包括两个介电薄膜8和一导电层9，所述导电层9夹持在两个所述介电薄膜8之间，位于中间的导电层9与电源正极连接，位于两侧的介电薄膜8以水作为电极并与电源的负极连接，接通电源向介电薄膜结构施加电压后，介电薄膜结构中的两个介电薄膜8之间形成电场，驱动介电薄膜8变形，使与之相连接的配重结构的位置发生改变，从而调整整个装置的重心；通过改变施加电压的大小和施加区域，可以使整个装置的重心有不同方向和不同位移大小的变化。

所述介电薄膜8为vhb4910，且处于等双轴预拉伸的状态，预拉伸前的厚度为2mm，等双轴预拉伸的拉伸比为3×3。

所述导电层9为水凝胶、碳膏或碳纳米管；所述配重结构5为高密度盐水或凝胶，处于两个介电薄膜结构之间，并与介电薄膜8连接牢固，可随着介电薄膜8的变形而产生形状的改变。

所述支架6的材料为有机玻璃或聚二甲基硅氧烷，有机玻璃或聚二甲基硅氧烷具有一定的机械强度，可以使介电弹性体薄膜保持一定的预拉伸状态，且有机玻璃或聚二甲基硅氧烷具有良好的绝缘性能，保证本发明装置的安全性能。

本发明的重心调节过程如下所示：在介电薄膜结构1-2上加上电压，两个水平的配重结构5会下移，整个装置的重心下移；在介电薄膜结构3-4上加上电压，两个水平的配重结构会上移，整个装置的重心上移；在介电薄膜结构1-4上加上电压，两个竖直的配重结构会右移，整个装置的重心右移；在介电薄膜结构2-3上加上电压，两个竖直的配重结构会左移，整个装置的重心左移；在介电薄膜结构1上加上电压，两个相邻配重结构会向右下移。整个装置的重心向右下方向移动；在介电薄膜结构2上加上电压，两个相邻配重结构会向左下移。整个装置的重心向左下方向移动；在介电薄膜结构3上加上电压，两个相邻配重结构会向左上移。整个装置的重心向左上方向移动；在介电薄膜结构4上加上电压，两个相邻配重结构会向右上移。整个装置的重心向右上方向移动。

本发明通过施加电压使介电薄膜结构的面积扩张而带动配重结构运动；通过对介电薄膜结构的不同区域施加电压，配重结构可以向不同的方向运动，而实现重心的多方向调节，使机器人在水中向不同的方向游动，通过所加电压的大小，来改变配重移动的距离，进而精准控制重心的位置，以实现准确控制机器人的方位。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种软体机器人重心调节装置，包括多个介电薄膜结构和多个配重结构，所述配重结构设置在相邻的介电薄膜结构之间。本发明通过施加电压使介电薄膜结构的面积扩张而带动配重结构运动；通过对介电薄膜结构的不同区域施加电压，配重结构可以向不同的方向运动，而实现重心的多方向调节，使机器人在水中向不同的方向游动，通过所加电压的大小，来改变配重移动的距离，进而精准控制重心的位置，以实现准确控制机器人的方位。

技术研发人员：李铁风;张明琦;陈祥平;张桢;曹许诺
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2018.11.26
技术公布日：2019.02.15