本发明属于智能材料与智能结构领域，特别涉及一种气动柔性变刚度单元的制备方法。
背景技术：
变刚度技术可应用于主动(半主动)吸振、机器人驱动、变形等领域，例如发动机的减振降噪，房屋、桥梁等建筑的抗震，柔性机器人抓手等，不管是在科学研究还是在实际的工程应用中，变刚度技术都有着举足轻重的作用。目前实现变刚度的方法和技术有：电流变技术，磁流变技术，变刚度弹簧等，其中电流变技术与磁流变技术发展尚不成熟，可控性难以保证，变刚度弹簧机构较为复杂，其形状固定，适用对象有限。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种气动柔性变刚度单元的制备方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种气动柔性变刚度单元的制备方法，该方法基于气动柔性变刚度单元，该单元包括第一硅橡胶薄膜、第二硅橡胶薄膜、尼龙纤维和导气管；第一硅橡胶薄膜、尼龙纤维和第二硅橡胶薄膜自上而下依次设置，尼龙纤维的一端通过粘结剂粘贴在第一硅橡胶薄膜的下表面或第二硅橡胶薄膜的上表面；第一硅橡胶薄膜和第二硅橡胶薄膜的边缘通过粘结剂密封粘贴；导气管设置在第一硅橡胶薄膜和第二硅橡胶薄膜的边缘粘贴处，且与内部的尼龙纤维连通；
气动柔性变刚度单元的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备第一硅橡胶薄膜和第二硅橡胶薄膜，保证它们为大小相同的矩形硅橡胶薄膜；
步骤2，将尼龙纤维的一端通过粘结剂粘贴在第一硅橡胶薄膜的下表面或第二硅橡胶薄膜的上表面；第一硅橡胶薄膜和第二硅橡胶薄膜完全包裹住尼龙纤维；将导气管布置在与尼龙纤维同层；
步骤3，使用粘结剂将两个硅橡胶薄膜的边缘粘接在一起，导气管的一端密封在两个硅橡胶薄膜内，另一端与外界连通。
进一步的，步骤1中，第一硅橡胶薄膜和第二硅橡胶薄膜的制备方法包括以下步骤：
1)将硅橡胶A、B组分按照质量比1：1混合，搅拌均匀并进行脱气处理；
2)在PET薄膜上喷涂一层脱模剂，使用流延机将配好的硅橡胶溶剂进行流延，加热使其固化；
3)使用刀片或者激光切割机将硅橡胶薄膜从PET薄膜上取下。
进一步的，硅橡胶的型号为Ecoflex 00-20型。
进一步的，尼龙纤维为双层排布，上层尼龙纤维垂直于下层尼龙纤维设置；尼龙纤维的一端为粘结端，另一端为自由端，粘结端和自由端交叉分布；粘结端为圆弧状，粘结端与第一硅橡胶薄膜的下表面或第二硅橡胶薄膜的上表面粘结。
进一步的，尼龙纤维通过粘结剂粘结形成.
进一步的，粘结剂为Sil-Poxy Smooth-on 20硅橡胶胶水。
进一步的，导气管由聚氯乙烯制成，口径为2mm。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明通过对单元内部充放空气，利用纤维与纤维之间以及纤维与薄膜内壁之间的拮抗作用，达到调节单元整体刚度变化的目的；本发明的硅橡胶薄膜模量较小，且内部纤维较为柔软，故单元能够实现弯曲、拉伸、扭转、压缩的形变，因此不受形状的制约。对单元施以不同的负压，实现单元不同的刚度变化。其操作简单，可控性良好，变刚度效果较明显。
附图说明
图1为气动柔性变刚度单元的等轴侧剖视图。
图2为气动柔性变刚度单元的制作流程示意图。
图3为纤维层局部放大图。
图4为试验原理图。
其中：1、第一硅橡胶薄膜；2、第二硅橡胶薄膜；3、尼龙纤维；4、导气管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1-图4，一种气动柔性变刚度单元的制备方法，该方法基于气动柔性变刚度单元，该单元包括第一硅橡胶薄膜1、第二硅橡胶薄膜2、尼龙纤维3和导气管4；第一硅橡胶薄膜1、尼龙纤维3和第二硅橡胶薄膜2自上而下依次设置，尼龙纤维3的一端通过粘结剂粘贴在第一硅橡胶薄膜1的下表面或第二硅橡胶薄膜2的上表面；第一硅橡胶薄膜1和第二硅橡胶薄膜2的边缘通过粘结剂密封粘贴；导气管设置在第一硅橡胶薄膜1和第二硅橡胶薄膜2的边缘粘贴处，且与内部的尼龙纤维3连通；
气动柔性变刚度单元的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备第一硅橡胶薄膜1和第二硅橡胶薄膜2，保证它们为大小相同的矩形硅橡胶薄膜；
步骤2，将尼龙纤维的一端通过粘结剂粘贴在第一硅橡胶薄膜1的下表面或第二硅橡胶薄膜2的上表面；第一硅橡胶薄膜1和第二硅橡胶薄膜2完全包裹住尼龙纤维3；将导气管4布置在与尼龙纤维3同层；
步骤3，使用粘结剂将两个硅橡胶薄膜的边缘粘接在一起，导气管4的一端密封在两个硅橡胶薄膜内，另一端与外界连通。
步骤1中，第一硅橡胶薄膜1和第二硅橡胶薄膜2的制备方法包括以下步骤：
1)将硅橡胶A、B组分按照质量比1：1混合，搅拌均匀并进行脱气处理；
2)在PET薄膜上喷涂一层脱模剂，使用流延机将配好的硅橡胶溶剂进行流延，加热使其固化；
3)使用刀片或者激光切割机将硅橡胶薄膜从PET薄膜上取下。
硅橡胶的型号为Ecoflex 00-20型。
尼龙纤维3为双层排布，上层尼龙纤维垂直于下层尼龙纤维设置；尼龙纤维3的一端为粘结端，另一端为自由端，粘结端和自由端交叉分布；粘结端为圆弧状，粘结端与第一硅橡胶薄膜1的下表面或第二硅橡胶薄膜2的上表面粘结。
尼龙纤维3通过粘结剂粘结形成.
粘结剂为Sil-Poxy Smooth-on 20硅橡胶胶水。
导气管由聚氯乙烯制成，口径为2mm。
参照附图2和附图3，使用硅橡胶胶水Sil-Poxy(Smooth-on)20将尼龙纤维的粘接端粘接在硅橡胶薄膜的下表面或者硅橡胶薄膜的上表面，纤维的另一端为自由端，纤维簇的排布方式如图3所示，粘接端与自由端交叉分布。
参照附图2和附图3，气动柔性变刚度单元的组装流程为：将纤维的圆头一侧使用硅橡胶胶水Sil-Poxy(Smooth-on)20粘附于硅橡胶薄膜上，排列形状如图2所示，呈正方形；然后将导管布置在与纤维同层；最后使用硅橡胶胶水Sil-Poxy(Smooth-on)20将两个硅橡胶薄膜的边缘粘接在一起，保证单元的气密性。
参照附图2，对单元通过导气管进行充放气，利用纤维与纤维之间以及纤维与薄膜内壁之间的拮抗作用，达到调节单元整体刚度变化的目的。经实验测得，单元刚度随负压增大而增大。
参照附图4，将试验样品放在试验装置上进行刚度测量，测试结果为：未抽真空时样品的刚度为15.6N/m，抽真空后，样品刚度达到118.3N/m，刚度变化率达到658.3％。