CN106182025A - 一种电致变色隐形机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电致变色隐形机器人，它包括肢体和肢体表面的皮肤，所述皮肤包括由外到内依次粘接的透明硅胶层、透明环氧树脂胶层、透明环氧树脂保护层、柔性透明导电ITO薄膜层、聚电解质层、电致变色层、导电薄膜层、绝缘环氧树脂密封层、环氧树脂胶层，所述肢体包括背景色采集分析结构，所述背景色采集分析结构用于采集环境中的图片并分析图片的主色调，然后通过肢体内部的控制分析系统控制导电薄膜层和透明导电薄膜层之间的电压，使电致变色层变色，从而使机器人的皮肤呈现出所述主色调的颜色。本发明模仿变色龙的隐形原理制备的电致变色隐形机器人，既具有隐身功能，又具有真实的触感，用户体验感佳，能够更多地满足人们的需求。

Description

一种电致变色隐形机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其是一种既具有隐身功能又具有真实触感的电致变色隐形机器人。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，还可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，从而协助或取代人类的部分工作。随着科技的发展，机器人逐渐走进人们的日常生活，帮助人们打理家务，提供娱乐等。目前机器人的研究主要集中在结构和皮肤两方面。以皮肤为例，为了使机器人更人性化，更具亲和力，人们研制出具有柔软手感的硅胶人造机器人皮肤，还研制出具有高敏度触感的智能机器人皮肤。但迄今为止，还未有具备隐身功能的隐形机器人出现，尤其是具有隐身功能又具有真实触感的隐形机器人。
发明内容
本发明旨在填补隐形机器人的空白，提供一种既具有隐身功能，又具有真实触感的电致变色隐形机器人。
为了到达上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种电致变色隐形机器人，包括肢体和皮肤，所述皮肤包括由外到内依次粘接的透明硅胶层、透明环氧树脂胶层、透明环氧树脂保护层、柔性透明导电ITO薄膜层、聚电解质层、电致变色层、导电薄膜层、绝缘环氧树脂密封层、环氧树脂胶层，所述环氧树脂胶层用于将所述绝缘环氧树脂密封层粘贴在所述肢体上，所述肢体包括背景色采集分析结构，所述背景色采集分析结构用于采集环境中的图片并分析图片的主色调，然后通过肢体内部的控制分析系统控制导电薄膜层和透明导电薄膜层之间的电压，使电致变色层变色，从而使机器人的皮肤呈现出所述主色调的颜色。
作为本发明改进的技术方案，所述皮肤的制备步骤为：步骤一，用热蒸镀法或离子溅射法在绝缘环氧树脂密封层表面形成导电薄膜层；步骤二，利用涂覆法在导电薄膜层上形成电致变色层；步骤三，将凝胶状聚电解质涂敷在电致变色层表面形成聚电解质层；步骤四，将柔性透明导电ITO薄膜盖在聚电解质层上；步骤五，将导电薄膜层和柔性透明导电ITO薄膜层用两根导线引出；步骤六，用透明环氧树脂保护层包敷在聚电解质层外表面上并经热封处理；步骤七，用环氧树脂胶将绝缘环氧树脂密封层粘贴在机器人肢体上；步骤八，最后利用透明环氧树脂胶层将透明硅胶粘贴在透明环氧树脂保护层上。
作为本发明改进的技术方案，所述电致变色层主要由27～40％电致变色材料、20～27％环氧树脂改性丙烯酸树脂、13～18％十二醇酯、2～6％表面活性剂、0.2～0.8％抗紫外剂、0.5～1.2％消泡剂、余量为乙二醇组成，所述电致变色材料主要为聚(3，4‐亚乙二氧基噻吩)‐聚(苯乙烯磺酸)、聚苯胺、聚(3，4‐乙烯二氧吡咯)、聚(3，4‐丙烯二氧吡咯)或聚甲基吡咯，聚3‐甲基噻吩、聚3‐十烷基噻吩、聚3‐十二烷基噻吩、聚3‐溴代噻吩、聚3，4‐二甲基噻吩、聚2，2’‐二噻吩或聚(3，4‐丙烯二氧噻吩)中的一种和几种。
进一步地，所述电致变色层主要由30～37％电致变色材料、23～26％环氧树脂改性丙烯酸树脂、14～17％十二醇酯、3～5％表面活性剂、0.3～0.6％抗紫外剂、0.6～1％消泡剂、余量为乙二醇组成。
优选地，所述电致变色层主要由33％电致变色材料、25％环氧树脂改性丙烯酸树脂、16％十二醇酯、4％表面活性剂、0.5％抗紫外剂、0.8％消泡剂、余量为乙二醇组成。
作为本发明改进的技术方案，所述聚电解质层主要由13～17％高氯酸、2～5％高氯酸锂、26～30％聚甲基丙烯酸甲酯、31～33％碳酸丙烯酯、17～22％乙酸乙酯和1～3％氯化铵组成。
优选地，所述聚电解质层主要由15％高氯酸、3％高氯酸锂、28％聚甲基丙烯酸甲酯、32％碳酸丙烯酯、20％乙酸乙酯和2％氯化铵组成。
作为本发明改进的技术方案，所述肢体包括头部和身体部分，头部的眼睛处安装有照相机，身体部分安装有控制分析系统，机器人通过照相机拍摄周边环境的图片，然后将该图片传至控制分析系统，控制分析系统分析出所述图片中比例最大的颜色，然后通过控制分析系统控制导电薄膜层和透明导电薄膜层之间的电压，使电致变色层变色直至机器人的皮肤呈现出所述主色调的颜色。
进一步地，所述肢体部分还包括红外距离传感器，机器人通过所述红外距离传感器感测与其最近的大型物体的方位，然后通过控制分析系统控制照相机拍摄所述大型物体方位的图片，以此图片中比例最大的颜色作为机器人皮肤所要呈现的颜色。
有益效果：
本发明通过模拟变色龙的隐形原理，通过改变机器人的皮肤颜色，使之与周围环境的主色调一致，从而使机器人与周围环境融为一体，达到隐身的效果。本发明的电致变色层变色种类丰富，使用电压低、安全，光线柔和舒适。绝缘环氧树脂密封层和透明环氧树脂保护层共同作用，将柔性透明导电ITO薄膜层、聚电解质层、电致变色层、导电薄膜层封装在密闭空间内，使得本发明的皮肤使用寿命长，不易剥落。
附图说明
图1为本发明电致变色隐形机器人的结构示意图；
图2的本发明电致变色隐形机器人的皮肤的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更清楚明了地理解本发明，现结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，本发明的电致变色隐形机器人包括肢体2和皮肤1。皮肤1包括由外到内依次粘接的透明硅胶层11、透明环氧树脂胶层12、透明环氧树脂保护层13、柔性透明导电ITO薄膜层14、聚电解质层15、电致变色层16、导电薄膜层17、绝缘环氧树脂密封层18、环氧树脂胶层19，环氧树脂胶层19用于将绝缘环氧树脂密封层18粘贴在肢体2上。
具体地，皮肤1的制备步骤为：步骤一，用热蒸镀法或离子溅射法在绝缘环氧树脂密封层18表面形成导电薄膜层17；步骤二，利用涂覆法在导电薄膜层17上形成电致变色层16；步骤三，将凝胶状聚电解质涂敷在电致变色层16表面形成聚电解质层15；步骤四，将柔性透明导电ITO薄膜盖在聚电解质层15上；步骤五，将导电薄膜层17和柔性透明导电ITO薄膜层14用两根导线(141、171)引出；步骤六，用透明环氧树脂保护层13包敷在聚电解质层15外表面上并经热封处理；步骤七，用环氧树脂胶将绝缘环氧树脂密封层18粘贴在机器人肢体2上；步骤八，最后利用透明环氧树脂胶将透明硅胶粘贴在透明环氧树脂保护层13上。步骤一中，本发明优选使用离子溅射法将铝、银或铜等导电金属镀在绝缘环氧树脂密封层18表面。步骤二中，电致变色薄膜层的制备工艺如下：首先将十二醇酯溶于乙二醇中，其次加入电致变色材料、表面活性剂、抗紫外剂和消泡剂，搅拌均匀；然后加热至50℃，继续搅拌；再升温至80℃，加入环氧树脂改性丙烯酸树脂继续搅拌；之后将上述混合物涂敷在导电薄膜层17上，冷却至室温，再加入200℃的烘箱中反应4h以上，升温速度为5℃/min。步骤三中，聚电解质层15的制备工艺为：将聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙烯酯均匀混合，形成溶液A；然后将高氯酸溶于乙酸乙酯中，形成溶液B；接着将溶液A和溶液B混合，再加入高氯酸锂和氯化铵，搅拌混合均匀，得到凝胶状电解质。电致变色材料层中电致变色材料、环氧树脂改性丙烯酸树脂、十二醇酯、表面活性剂、抗紫外剂、消泡剂、乙二醇的用量见实施例1‐5，其中电致变色材料主要为聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、聚苯胺、聚(3，4-乙烯二氧吡咯)、聚(3，4-丙烯二氧吡咯)或聚甲基吡咯，聚3-甲基噻吩、聚3-十烷基噻吩、聚3-十二烷基噻吩、聚3-溴代噻吩、聚3，4-二甲基噻吩、聚2，2’-二噻吩或聚(3，4-丙烯二氧噻吩)中的一种和几种。聚电解质层15中高氯酸、高氯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯和氯化铵的用量见实施例1-5。
实施例1
其中，电致变色材料为聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、聚苯胺、聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)和聚(3，4-乙烯二氧吡咯)混合物。按照上述配比制备出机器人的皮肤1，然后进行电致变色测试。测试时连接将两根导线串入稳压直流电压中。伏安循环测试表明，电压从‐0.5V向1.6V变化过程中，可以观察到机器人的皮肤1颜色显示较为清晰，依次从浅黄‐浅黄绿‐浅绿‐浅蓝‐蓝色‐蓝紫色‐紫色的变化过程，变色快，往复50个循环后，皮肤1的颜色无明显衰弱。
实施例2
其中，电致变色材料为聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、聚(3，4-丙烯二氧吡咯)、聚甲基吡咯或聚3-甲基噻吩。按照上述配比制备出机器人的皮肤1，然后进行电致变色测试。测试时连接将两根导线串入稳压直流电压中。伏安循环测试表明，电压从‐0.5V向1.6V变化过程中，可以观察到机器人的皮肤1颜色显示相对清晰，依次从浅黄‐浅黄绿‐浅绿‐浅蓝‐蓝色‐蓝紫色‐紫色的变化过程，变色快，往复50个循环后，皮肤1的颜色无明显衰弱。
实施例3
其中，电致变色材料为聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、聚3-十二烷基噻吩、聚3-溴代噻吩或者聚3-十二烷基噻吩和聚3-溴代噻吩的混合物。按照上述配比制备出机器人的皮肤1，然后进行电致变色测试。测试时连接将两根导线串入稳压直流电压中。伏安循环测试表明，电压从‐0.5V向1.6V变化过程中，可以观察到机器人的皮肤1颜色显示清晰，依次从浅黄‐浅黄绿‐浅绿‐浅蓝‐蓝色‐蓝紫色‐紫色的变化过程，变色快，往复50个循环后，皮肤1的颜色无明显衰弱。
实施例4
其中，电致变色材料为聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、聚3-十二烷基噻吩或聚2，2’-二噻吩。按照上述配比制备出机器人的皮肤1，然后进行电致变色测试。测试时连接将两根导线串入稳压直流电压中。伏安循环测试表明，电压从‐0.5V向1.6V变化过程中，可以观察到机器人的皮肤1颜色显示相对清晰，依次从浅黄‐浅黄绿‐浅绿‐浅蓝‐蓝色‐蓝紫色‐紫色的变化过程，变色慢，往复50个循环后，皮肤1的颜色无明显衰弱。
实施例5
其中，电致变色材料为聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)和聚苯胺的混合物。按照上述配比制备出机器人的皮肤1，然后进行电致变色测试。测试时连接将两根导线串入稳压直流电压中。伏安循环测试表明，电压从‐0.5V向1.6V变化过程中，可以观察到机器人的皮肤1颜色显示较为清晰，依次从浅黄‐浅黄绿‐浅绿‐浅蓝‐蓝色‐蓝紫色‐紫色的变化过程，变色慢，往复50个循环后，皮肤1的颜色无明显衰弱。
机器人的肢体2包括背景色采集分析结构，背景色采集分析结构用于采集环境中的图片并分析图片的主色调，然后通过肢体2内部的控制分析系统24控制导电薄膜层17和透明导电薄膜层17之间的电压，使电致变色层16变色，从而使机器人的皮肤1呈现出主色调的颜色。具体地，肢体2包括头部21和身体部分22，头部21的眼睛处安装有照相机23，身体部分22安装有控制分析系统24，机器人通过照相机23拍摄周边环境的图片，然后将该图片传至控制分析系统24，控制分析系统24分析出图片中比例最大的颜色，然后通过控制分析系统24控制导电薄膜层17和透明导电薄膜层17之间的电压，使电致变色层16变色直至机器人的皮肤1呈现出主色调的颜色。进一步地，肢体2部分还包括红外距离传感器25，机器人通过红外距离传感器25感测与其最近的大型物体的方位，然后通过控制分析系统24控制照相机23拍摄大型物体方位的图片，以此图片中比例最大的颜色作为机器人皮肤1所要呈现的颜色。由此，本发明的机器人模拟变色龙的隐形原理，通过感知其周围环境的颜色，使自己的外观色彩与周围环境融为一体，使人们不认真分辨时看不清楚是背景还是机器人，从而实现机器人的隐身功能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种电致变色隐形机器人，包括肢体和皮肤，其特征在于：所述皮肤包括由外到内依次粘接的透明硅胶层、透明环氧树脂胶层、透明环氧树脂保护层、柔性透明导电ITO薄膜层、聚电解质层、电致变色层、导电薄膜层、绝缘环氧树脂密封层、环氧树脂胶层，所述环氧树脂胶层用于将所述绝缘环氧树脂密封层粘贴在所述肢体上，所述肢体包括背景色采集分析结构，所述背景色采集分析结构用于采集环境中的图片并分析图片的主色调，然后通过肢体内部的控制分析系统控制导电薄膜层和透明导电薄膜层之间的电压，使电致变色层变色，从而使机器人的皮肤呈现出所述主色调的颜色。
2.根据权利要求1所述的电致变色隐形机器人，其特征在于：所述皮肤的制备方法为，步骤一，用热蒸镀法或离子溅射法在绝缘环氧树脂密封层表面形成导电薄膜层；步骤二，利用涂覆法在导电薄膜层上形成电致变色层；步骤三，将凝胶状聚电解质涂敷在电致变色层表面形成聚电解质层；步骤四，将柔性透明导电ITO薄膜盖在聚电解质层上；步骤五，将导电薄膜层和柔性透明导电ITO薄膜层用两根导线引出；步骤六，用透明环氧树脂保护层包敷在聚电解质层外表面上并经热封处理；步骤七，用环氧树脂胶将绝缘环氧树脂密封层粘贴在机器人肢体上；步骤八，最后利用透明环氧树脂胶层将透明硅胶粘贴在透明环氧树脂保护层上。
3.根据权利要求2所述的电致变色隐形机器人，其特征在于：所述电致变色层主要由27～40％电致变色材料、20～27％环氧树脂改性丙烯酸树脂、13～18％十二醇酯、2～6％表面活性剂、0.2～0.8％抗紫外剂、0.5～1.2％消泡剂、余量为乙二醇组成，所述电致变色材料主要为聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、聚苯胺、聚(3，4-乙烯二氧吡咯)、聚(3，4-丙烯二氧吡咯)或聚甲基吡咯，聚3-甲基噻吩、聚3-十烷基噻吩、聚3-十二烷基噻吩、聚3-溴代噻吩、聚3，4-二甲基噻吩、聚2，2’-二噻吩或聚(3，4-丙烯二氧噻吩)中的一种和几种。
4.根据权利要求3所述的电致变色隐形机器人，其特征在于：所述电致变色层主要由30～37％电致变色材料、23～26％环氧树脂改性丙烯酸树脂、14～17％十二醇酯、3～5％表面活性剂、0.3～0.6％抗紫外剂、0.6～1％消泡剂、余量为乙二醇组成。
5.根据权利要求4所述的电致变色隐形机器人，其特征在于：所述电致变色层主要由33％电致变色材料、25％环氧树脂改性丙烯酸树脂、16％十二醇酯、4％表面活性剂、0.5％抗紫外剂、0.8％消泡剂、余量为乙二醇组成。
6.根据权利要求3‐5任一项所述的电致变色隐形机器人，其特征在于：
所述聚电解质层主要由13～17％高氯酸、2～5％高氯酸锂、26～30％聚甲基丙烯酸甲酯、31～33％碳酸丙烯酯、17～22％乙酸乙酯和1～3％氯化铵组成。
7.根据权利要求6所述的电致变色隐形机器人，其特征在于：所述聚电解质层主要由15％高氯酸、3％高氯酸锂、28％聚甲基丙烯酸甲酯、32％碳酸丙烯酯、20％乙酸乙酯和2％氯化铵组成。
8.根据权利要求1-5任一项所述的电致变色隐形机器人，其特征在于：所述肢体包括头部和身体部分，头部的眼睛处安装有照相机，身体部分安装有控制分析系统，机器人通过照相机拍摄周边环境的图片，然后将该图片传至控制分析系统，控制分析系统分析出所述图片中比例最大的颜色，然后通过控制分析系统控制导电薄膜层和透明导电薄膜层之间的电压，使电致变色层变色直至机器人的皮肤呈现出所述主色调的颜色。
9.根据权利要求8所述的电致变色隐形机器人，其特征在于：所述肢体部分还包括红外距离传感器，机器人通过所述红外距离传感器感测与其最近的大型物体的方位，然后通过控制分析系统控制照相机拍摄所述大型物体方位的图片，以此图片中比例最大的颜色作为机器人皮肤所要呈现的颜色。
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