专利名称：充气式介电弹性体半球形驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动器。
技术背景现有驱动器的驱动方式大都采用机械驱动、液压驱动、电机驱动，这些 种类驱动器存在所需响应时间长、噪音大、体积大、耗电量大、机械结构复 杂、柔性差、仿生性能差的问题，从而使得现有驱动器很难在航空航天、人 工肌肉、面部表情等领域应用。发明内容本发明的目的是为解决现有驱动器存在的所需响应时间长、噪音大、体 积大、耗电量大、机械结构复杂、柔性差、仿生性能差的问题，进而提供一 种充气式介电弹性体半球形驱动器。本发明的技术方案是充气式介电弹性体半球形驱动器由基板、第一软 片、第二软片、第一预拉伸介电弹性体薄膜、第二预拉伸介电弹性体薄膜、 第一电极、第二电极、第一铝箔和第二铝箔组成，所述第一软片的内表面上 贴覆有第一预拉伸介电弹性体薄膜，所述第二软片的内表面上贴覆有第二预 拉伸介电弹性体薄膜，所述第一预拉伸介电弹性体薄膜的底端面和第二预拉 伸介电弹性体薄膜的底端面与基板的上端面贴合，所述第一预拉伸介电弹性 体薄膜上端的内立面与第二预拉伸介电弹性体薄膜上端的内立面贴合，所述 第一预拉伸介电弹性体薄膜的1/4球形薄膜和第二预拉伸介电弹性体薄膜的 1/4球形薄膜的内表面上涂覆第一电极，所述第一预拉伸介电弹性体薄膜的1/4球形薄膜和第二预拉伸介电弹性体薄膜的1/4球形薄膜的外表面上涂覆第 二电极，所述第一电极与基板之间形成半球形空间，所述第一电极的外表面 上以第一软片和第二软片为界左右各引出一条第一铝箔，所述第二电极的外 表面上以第一软片和第二软片为界左右各引出一条第二铝箔，所述第一软片 的底板和第二软片的底板上开有与半球形空间相通的充气孔。本发明噪音小、体积小、耗电量小、机械结构简单、成本低、重量轻、柔性好、仿 生性能优异的优点。本发明采用介电弹性体薄膜是一种智能高分子材料，它 能够在外加电场作用下，通过材料内部结构改变而伸縮、弯曲、束紧和膨胀。 本发明在面部表情、航空航天、机器人、机器昆虫、人工肌肉、噪声控制、 触觉接口、肌肉的复位与增长、液体和气体流量控制等众多领域有着广泛应 用。
图1是本发明的整体结构主视剖视示意图，图2是本发明的整体结构主视图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图1 图2说明本实施方式，本实施方式由基板1、第一软片2、第二软片3、第一预拉伸介电弹性体薄膜4、第二预拉伸介电弹 性体薄膜5、第一电极6、第二电极7、第一铝箔8和第二铝箔9组成，所述 第一软片2的内表面2-1上贴覆有第一预拉伸介电弹性体薄膜4，所述第二软 片3的内表面3-1上贴覆有第二预拉伸介电弹性体薄膜5，所述第一预拉伸介 电弹性体薄膜4的底端面和第二预拉伸介电弹性体薄膜5的底端面与基板1 的上端面贴合，所述第一预拉伸介电弹性体薄膜4上端的内立面4-1与第二 预拉伸介电弹性体薄膜5上端的内立面5-1贴合，所述第一预拉伸介电弹性 体薄膜4的1/4球形薄膜4-2和第二预拉伸介电弹性体薄膜5的1/4球形薄膜 5-2的内表面上涂覆第一电极6，所述第一预拉伸介电弹性体薄膜4的1/4球 形薄膜4-2和第二预拉伸介电弹性体薄膜5的1/4球形薄膜5-2的外表面上涂 覆第二电极7，所述第一电极6与基板1之间形成半球形空间10，所述第一 电极6的外表面上以第一软片2和第二软片3为界左右各引出一条第一铝箔 8，所述第二电极7的外表面上以第一软片2和第二软片3为界左右各引出一 条第二铝箔9，所述第一软片2的底板2-2和第二软片3的底板3-2上开有与 半球形空间IO相通的充气孔11。
具体实施方式
二结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一预拉伸介电弹性体薄膜4和第二预拉伸介电弹性体薄膜5的厚度均为0.1mm lmm。 如此设置，.柔性更好、所需驱动电压更低、仿生性能更优异。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一电极6 和第二电极7的厚度均为0.0005mm 0.005mm。如此设置，柔性更好、变形更大、驱动力更大、仿生性能更优异。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图l说明本实施方式，本实施方式的基板l的厚 度为2cm 5cm。如此设置，充入气体的速度更快、密度更大、变形更大、驱 动力更大、仿生性能更优异。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一软片2 和第二软片3的厚度均为5mm 10mm。如此设置，软片形变量大、驱动器 变形大、仿生性能更优异。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一电极6 和第二电极7均由石墨材料制成。如此设置，柔性更好、变形更大、仿生性 能更优异。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。具体实施方i七结合图1说明本实施方式，本实施方式的基板1由木 质材料制成。如此设置，强度高、充气迅速、不易漏气、变形量大、驱动力 大、仿生性能更优异。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
八结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一软片2 和第二软片3均由硬纸板材料制成。如此设置，软片形变量大、驱动器变形大、仿生性能更优异。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
九结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一预拉伸 介电弹性体薄膜4和第二预拉伸介电弹性体薄膜5均由丙烯酸或硅橡胶材料制成。如此设置，软片形变量大、驱动器变形大、仿生性能更优异。其它组 成和连接关系与具体实施方式
一相同。结合图1和图2说明本发明的工作原理在充气式介电弹性体驱动器施加电压后，由于静电力作用，第一电极6和第二电极7上的异性电荷相互吸 引而第一电极6和第二电极7上的同性电荷相互排斥，第一预拉伸介电弹性 体薄膜4和第二预拉伸介电弹性体薄膜5将沿电压施加的方向产生收縮，而 在垂直于电压施加的方向扩展延伸，产生较大的垂直于电场方向的应变。当导线连接左侧半球处的第一铝箔8和第二铝箔9时，第一预拉伸介电弹性体 薄膜4的厚度变小而面积变大，推动第一软片2转动，从而产生向右侧的驱 动力。当导线连接右侧半球处的第一铝箔8和第二铝箔9时，第二预拉伸介 电弹性体薄膜5的厚度变小而面积变大，推动第二软片3转动，从而产生向 左侧的驱动力。当从充气孔ll充气后，再施加电压时，驱动器将产生更大的 驱动力。不施加电压时，驱动器恢复原状。随着电压和电极连接方式的变化， 驱动器的形变发生变化，进而产生不同大小和方向的驱动力。
权利要求
1、一种充气式介电弹性体半球形驱动器，它由基板(1)、第一软片(2)、第二软片(3)、第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)、第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)、第一电极(6)、第二电极(7)、第一铝箔(8)和第二铝箔(9)组成，其特征在于所述第一软片(2)的内表面(2-1)上贴覆有第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)，所述第二软片(3)的内表面(3-1)上贴覆有第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)，所述第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)的底端面和第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)的底端面与基板(1)的上端面贴合，所述第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)上端的内立面(4-1)与第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)上端的内立面(5-1)贴合，所述第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)的1/4球形薄膜(4-2)和第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)的1/4球形薄膜(5-2)的内表面上涂覆第一电极(6)，所述第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)的1/4球形薄膜(4-2)和第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)的1/4球形薄膜(5-2)的外表面上涂覆第二电极(7)，所述第一电极(6)与基板(1)之间形成半球形空间(10)，所述第一电极(6)的外表面上以第一软片(2)和第二软片(3)为界左右各引出一条第一铝箔(8)，所述第二电极(7)的外表面上以第一软片(2)和第二软片(3)为界左右各引出一条第二铝箔(9)，所述第一软片(2)的底板(2-2)和第二软片(3)的底板(3-2)上开有与半球形空间(10)相通的充气孔(11)。
2、 根据权利要求1所述充气式介电弹性体半球形驱动器，其特征在于所 述第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)和第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)的厚度均 为0.05mm lmm。
3、 根据权利要求l所述充气式介电弹性体半球形驱动器，其特征在于所 述第一电极(6)和第二电极(7)的厚度均为0.0005mm 0.005mm。
4、 根据权利要求1所述充气式介电弹性体半球形驱动器，其特征在于所 述基板(l)的厚度为2cm 5cm。
5、 根据权利要求1所述充气式介电弹性体半球形驱动器，其特征在于所 述第一软片(2)和第二软片(3)的厚度均为5 mm 10 mm。
6、 根据权利要求1或3所述充气式介电弹性体半球形驱动器，其特征在 于所述第一 电极(6)和第二电极(7)均由石墨材料制成。
7、 根据权利要求1或4所述充气式介电弹性体半球形驱动器，其特征在于所述基板(l)由木质材料制成。
8、 根据权利要求1或5所述充气式介电弹性体半球形驱动器，其特征在 于所述第一软片(2)和第二软片(3)均由硬纸板材料制成。
9、 根据权利要求1或2所述充气式介电弹性体半球形驱动器，其特征在 于所述第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)和第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)均由 丙烯酸或硅橡胶材料制成。
全文摘要
充气式介电弹性体半球形驱动器，它涉及一种驱动器。本发明解决了现有驱动器存在的所需响应时间长、噪音大、体积大、耗电量大、机械结构复杂、柔性差、仿生性能差的问题。本发明的第一软片(2)的内表面(2-1)上贴覆有第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)，第二软片(3)的内表面(3-1)上贴覆有第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)，第一预拉伸介电弹性体薄膜(4)上端的内立面(4-1)与第二预拉伸介电弹性体薄膜(5)上端的内立面(5-1)贴合，第一电极(6)与基板(1)之间形成半球形空间(10)。本发明还具有所需驱动力小、成本低和重量轻等优点，本发明在面部表情、航空航天、机器人、机器昆虫、人工肌肉、噪声控制、触觉接口、肌肉的复位与增长、液体和气体流量控制等众多领域有着广泛应用。
文档编号H02N1/00GK101252326SQ20081006427
公开日2008年8月27日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者冷劲松, 刘彦菊, 刘立武, 震 张, 亮 施 申请人:哈尔滨工业大学