CN108942970B - 一种可用于软体机器人的可拉伸电极 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可用于软体机器人的可拉伸电极，属于软体机器人领域。它包括第一圆柱、同源外壳、自内向外依次装设于第一圆柱与同源外壳之间的第一圆筒、第二圆筒和第三圆筒；第一圆柱与同源外壳、第一圆筒、第二圆筒以及第三圆筒同轴线，且均采用水凝胶制作；第一圆柱的外圆周壁与第一圆筒的内圆周壁之间的间隙为第一间隙，第一圆筒的外圆周壁与第二圆筒的内圆周壁之间的间隙为第二间隙，第二圆筒的外圆周壁与第三圆筒的内圆周壁之间的间隙为第三间隙，第三圆筒的外圆周壁与同源外壳之间的间隙为第四间隙；间隙内部充满盐溶液。本发明是一种高透明性、通过盐溶液提高保水和导电性能、可用于软体机器人的可拉伸电极。

Description

一种可用于软体机器人的可拉伸电极
技术领域
本发明主要涉及软体机器人领域，特指一种可用于软体机器人的可拉伸电极。
背景技术
软体机器人是一种新型柔韧机器人，可以仅用空气来驱动，它采用纸质和硅橡胶制成，能够弯曲、扭转和抓起自身重量100多倍的物体。用于电信号连接的电极在软体机器人中起到十分重要的作用，尤其是透明性很强的柔性电极。因此，设计一种高透明性的可拉伸电极对于软体机器人的推广具有重要的价值。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种高透明性、通过盐溶液提高保水和导电性能、可用于软体机器人的可拉伸电极。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种可用于软体机器人的可拉伸电极，它包括第一圆柱、同源外壳、自内向外依次装设于所述第一圆柱与所述同源外壳之间的第一圆筒、第二圆筒和第三圆筒。
所述第一圆柱与所述同源外壳、第一圆筒、第二圆筒以及第三圆筒同轴线，且均采用水凝胶制作；所述第一圆柱的外圆周壁与所述第一圆筒的内圆周壁之间的间隙为第一间隙，所述第一圆筒的外圆周壁与所述第二圆筒的内圆周壁之间的间隙为第二间隙，所述第二圆筒的外圆周壁与所述第三圆筒的内圆周壁之间的间隙为第三间隙，所述第三圆筒的外圆周壁与所述同源外壳之间的间隙为第四间隙。
所述第一间隙、第二间隙、第三间隙和第四间隙的间隙宽度按照等差数列从小到大排列。
所述第一间隙、第二间隙、第三间隙和第四间隙内部充满电解质盐，且所述电解质盐的浓度按照等差数列从小到大排列。
作为优选的，所述水凝胶为聚丙烯酰胺水凝胶。
作为优选的，所述电解质盐为LiCl溶液。
作为优选的，所述LiCl溶液的最大浓度为15mol/l，最小浓度为5mol/l。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明的一种可用于软体机器人的可拉伸电极，通过电解质盐溶液实现了对水凝胶的保水性能，即导电性能，同时由于水凝胶的大应变柔性特征，小弹性模量，通过保水性能提高了水凝胶电极的可拉伸性能和断裂极限。由此可知，本发明的可拉伸电极是一种结构合理、可发生显著拉伸变形，且完全透明的电极，能够应用于软体机器人中。
附图说明
图1是本发明的一种可用于软体机器人的可拉伸电极的纵向剖开后的主视图。
图2是本发明的一种可用于软体机器人的可拉伸电极的水平剖开后的俯视图。
图中，1-第一圆柱；2-同源外壳；3-第一圆筒；4-第二圆筒；5-第三圆筒；21-第一间隙；22-第二间隙；23-第三间隙；24-第四间隙；10-电解质盐。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1和图2所示，本发明的一种可用于软体机器人的可拉伸电极，它包括第一圆柱1、同源外壳2、自内向外依次装设于第一圆柱1与同源外壳2之间的第一圆筒3、第二圆筒4和第三圆筒5。
参见图1和图2所示，第一圆柱1与同源外壳2、第一圆筒3、第二圆筒4以及第三圆筒5同轴线，且均采用水凝胶制作；第一圆柱1的外圆周壁与第一圆筒3的内圆周壁之间的间隙为第一间隙21，第一圆筒3的外圆周壁与第二圆筒4的内圆周壁之间的间隙为第二间隙22，第二圆筒4的外圆周壁与第三圆筒5的内圆周壁之间的间隙为第三间隙23，第三圆筒5的外圆周壁与同源外壳2之间的间隙为第四间隙24。
参见图1和图2所示，第一间隙21、第二间隙22、第三间隙23和第四间隙24的间隙宽度按照等差数列从小到大排列，上述间隙宽度范围为0.1-10微米最佳。
参见图1和图2所示，第一间隙21、第二间隙22、第三间隙23和第四间隙24内部充满电解质盐10，且电解质盐10的浓度按照等差数列从小到大排列。经过计算发现，在其它条件相同的情况下，四个间隙按照等差数列排列，相比平均分配具有更好地实施水凝胶保水效果。
参见图1和图2所示，进一步地，水凝胶为聚丙烯酰胺水凝胶。
参见图1和图2所示，进一步地，电解质盐10为LiCl溶液。
作为实施实例一，第一间隙21、第二间隙22、第三间隙23和第四间隙24内部充满浓度为15mol/l的LiCl溶液，在相对湿度只有10％条件下，计算得到水凝胶的保水性能为70％；作为实施实例二，第一间隙21、第二间隙22、第三间隙23和第四间隙24内部充满浓度为5mol/l的LiCl溶液，在相对湿度只有10％条件下，计算得到水凝胶的保水性能为45％；作为实施实例三，第一间隙21、第二间隙22、第三间隙23和第四间隙24内部充满等差数列浓度，最大浓度为15mol/l，最小浓度为5mol/l的LiCl溶液，在相对湿度只有10％条件下，计算得到水凝胶的保水性能为68％。因此，从经济与性能两个方面考虑，进一步地，LiCl溶液的最大浓度为15mol/l，最小浓度为5mol/l，水凝胶的保水性能最佳，保水效果与导电性能正相关。

Claims (2)

1.一种可用于软体机器人的可拉伸电极，包括第一圆柱(1)、同源外壳(2)、自内向外依次装设于所述第一圆柱(1)与所述同源外壳(2)之间的第一圆筒(3)、第二圆筒(4)和第三圆筒(5)，其特征在于：
所述第一圆柱(1)与所述同源外壳(2)、第一圆筒(3)、第二圆筒(4)以及第三圆筒(5)同轴线，且均采用水凝胶制作；所述第一圆柱(1)的外圆周壁与所述第一圆筒(3)的内圆周壁之间的间隙为第一间隙(21)，所述第一圆筒(3)的外圆周壁与所述第二圆筒(4)的内圆周壁之间的间隙为第二间隙(22)，所述第二圆筒(4)的外圆周壁与所述第三圆筒(5)的内圆周壁之间的间隙为第三间隙(23)，所述第三圆筒(5)的外圆周壁与所述同源外壳(2)之间的间隙为第四间隙(24)；
所述第一间隙(21)、第二间隙(22)、第三间隙(23)和第四间隙(24)的间隙宽度按照等差数列从小到大排列，所述间隙宽度最小为0.1微米，最大为10微米；
所述第一间隙(21)、第二间隙(22)、第三间隙(23)和第四间隙(24)内部充满电解质盐(10)，所述电解质盐(10)为LiCl溶液，且所述LiCl溶液的浓度按照等差数列从小到大排列，最大浓度为15mol/l，最小浓度为5mol/l。
2.根据权利要求1所述的一种可用于软体机器人的可拉伸电极，其特征在于：所述水凝胶为聚丙烯酰胺水凝胶。
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