CN109664314A - 高仿真机器人及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高仿真机器人及其制备方法，涉及仿真机器人制备技术领域。本发明高仿真机器人包括由头颅、躯干和四肢构成的躯体总成，躯体总成的外表面覆盖仿真皮肤，还包括设置在仿真皮肤和躯体总成的外表面之间的肌肉层；躯体总成采用环氧树脂玻璃钢制成；仿真皮肤由外至内依次包括表皮层、仿真皮肤层和第一粘黏层；肌肉层采用仿真肌肉材料发泡而成或采用充气仿真肌肉气囊。本发明制备的仿真机器人，具有高度的仿真度，触感以及外观仿真度高；动作的仿真度高，无论外形和动作都更像真人。

Description

高仿真机器人及其制备方法
技术领域
本发明属于机器人制备技术领域，特别是涉及一种高仿真机器人及其制备方法。
背景技术
自上个世纪90年代以来，随着计算机技术、微电子技术和人工智能技术的迅猛发展，机器人技术也得到飞速发展。原本用于生产制造的工业机器人系统也有了长足的进展。机器人的各种功能被相继开发并得到不断增强，机器人的种类不断增多，机器人的应用领域也从最初的工业控制拓展到各行各业，从军用到民用，从天上到地下，从工业到农业，从生产领域到娱乐服务业甚至到医疗保健业，几乎无处不在。从机器人的发展史，可以看出机器人的用途范围之广，发展之迅速，国际竞争之激烈，前途之广大，科研任务之迫切。
现有的机器人多采用金属或塑料材质制成，仿真机器人只能达到结构上与人相似，而仿真机器人的触感以及外观失真，仿真程度不够。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高仿真机器人及其制备方法，制备的仿真机器人，具有高度的仿真度，触感以及外观仿真度高。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种高仿真机器人，包括由头颅、躯干和四肢构成的躯体总成，所述躯体总成的外表面覆盖仿真皮肤，还包括设置在仿真皮肤和躯体总成的外表面之间的肌肉层；
所述躯体总成采用环氧树脂玻璃钢制成；
所述仿真皮肤由外至内依次包括表皮层、仿真皮肤层和第一粘黏层；
其中，所述表皮层为一PE或PP材质透明薄膜层；
其中，所述仿真皮肤层以重量组分计由如下组份材料制成：
硅胶40-60份、固化剂40-60份、以及辅料5-20份；
其中，所述第一粘黏层以重量组分计由如下组份材料制成：
硅橡胶5-15份、填料15-35份、溶剂100-300份、活性氧化锌30-60份、硫化剂0.1-1.5份、硅烷偶联剂0.25-1份、分散助剂1-3份；
所述溶剂为甲苯或溶剂油；
所述肌肉层采用仿真肌肉材料发泡而成或采用充气仿真肌肉气囊。
进一步地，所述环氧树脂玻璃钢制成的躯体总成外表面设有一第二粘黏层；所述第二粘黏层由重量比为10:1-3:0.5-1:1-5的环氧树脂、端氨基液体丁腈橡胶、2-乙基-4-甲基咪唑和白炭黑制成。
进一步地，所述辅料以重量百分比计包括：抗臭氧剂5-15％、抗静电剂1-10％、紫外变色粉5-30％、色粉5-30％、钛白粉5-25％以及纳米碳酸钙5-30％。
进一步地，所述仿真肌肉材料以重量组分计由如下组份材料制成：
聚氨酯发泡体组合物95-99份、木屑粉1-5份；
其中，所述聚氨酯发泡体组合物以重量份计包括：
混和多元醇化合物100份、异氰酸酯150-180份、催化剂0.5-2.5份、聚醚改性聚硅氧烷10-50份、甲醚30-60份、发泡剂1-10份、表面活性剂1.0-4.0份、陶土/高岭土100-130份、白炭黑40-80份、偶联剂5-15份；
其中，所述木屑粉的粒度尺寸小于0.05mm。
进一步地，所述充气仿真肌肉气囊包括气囊内层和肌肉外层；所述肌肉外层为仿真肌肉材料制成的发泡薄膜；所述气囊内层和肌肉外层通过粘黏剂粘接而成。
一种高仿真机器人的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、具体包括躯体总成的建立、仿真皮肤制备和仿真肌肉材料制备：
其中，所述躯体总成的建立具体包括：
A1、通过模具用环氧树脂玻璃钢制成躯体总成的头颅、躯干和四肢；
A2、用酚醛树脂制成关节连接件；
A3、将所得的头颅、躯干和四肢通过制成的关节连接件在60-70℃的环境下连接成型即可；
其中，所述仿真皮肤制备具体包括：
B1、按比例称取硅胶、固化剂、辅料混合均匀形成硅胶材料；
B2、将所得硅胶材料压制形成仿真皮肤层；利用热压覆合机在仿真皮肤层外表层覆合一层PE或PP材质透明薄膜材质的表皮层；
B3、按比例称取硅橡胶、填料、溶剂、活性氧化锌、硫化剂、硅烷偶联剂、分散助剂，并放置入搅拌桶内搅拌均匀形成透明/半透明糊状物；
B4、使用所得透明/半透明糊状物在仿真皮肤层内表层刷覆形成一层厚度为0.5-2mm厚度的流体层；放入温度为70-80℃的环境中干燥至流体层凝固形成第一粘黏层；
所述仿真肌肉材料制备具体包括：
C1、按比例将聚氨酯发泡体组合物和木屑粉混合搅拌均匀形成仿真肌肉材料；
C2、将所得仿真肌肉材料按需求发泡形成不同结构形状的仿真肌肉或发泡薄膜；
步骤2、在躯体总成的外表面涂覆一层厚度为0.5-1mm的第二粘黏层；将所得仿真肌肉直接通过第二粘黏层在躯体总成的外表面形成肌肉层；待第二粘黏层干透；
步骤3、使用甲苯或溶剂油涂覆在第一粘黏层的外表面；将仿真皮肤通过第一粘黏层与肌肉层贴合；贴合后放入通风良好的烘房中干燥硫化即可。
进一步地，所述步骤1中透明/半透明糊状物的制备具体包括：取硅橡胶切制成粒/块；将粒状/块状的硅橡胶搅拌溶于溶剂中，待硅橡胶完全溶解后；将填料、活性氧化锌、硅烷偶联剂、分散助剂缓慢倒入溶剂溶剂中，持续搅拌均匀；待使用时，提前1-2小时将硫化剂加入并搅拌均匀即可。
进一步地，所述步骤2中第二粘黏层的制备包括：
按重量比称取环氧树脂、端氨基液体丁腈橡胶、2-乙基-4-甲基咪唑和白炭黑，混合均匀形成第二粘黏剂；将所得第二粘黏剂直接涂覆躯体总成的外表面即可形成第二粘黏层。
进一步地，所述仿真肌肉材料发泡具体包括：
S01、将按重量比称取混和多元醇化合物、异氰酸酯、催化剂、聚醚改性聚硅氧烷、发泡剂、表面活性剂、陶土/高岭土、甲醚、偶联剂先预混均匀后，再加入木屑粉混合均匀形成仿真肌肉材料；
S02、将所得仿真肌肉材料分别灌注至模具形成仿真肌肉或发泡薄膜。
进一步地，所述步骤3中烘房的温度为80-85℃，气体流速为1.5-5.5m/s，湿度低于25％。
本发明具有以下有益效果：
本发明制备的仿真机器人，具有高度的仿真度，触感以及外观仿真度高；动作的仿真度高，无论外形和动作都更像真人；本发明所制备的仿真皮肤和肌肉层，仿真度高，能够达到“以假乱真”的效果，且仿真皮肤和肌肉层制备工艺简单，操作方便，原材料简单易得；本发明提供的仿真机器人制造方法简单，通过多种不同的粘黏剂将躯体总成、仿真皮肤和仿真肌肉粘合在一起，各部件间粘附粒度高，不易脱落。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施例
实施例1
本发明为一种高仿真机器人一种包括由头颅、躯干和四肢构成的躯体总成，躯体总成的外表面覆盖仿真皮肤，还包括设置在仿真皮肤和躯体总成的外表面之间的肌肉层；
躯体总成采用环氧树脂玻璃钢制成；
仿真皮肤由外至内依次包括表皮层、仿真皮肤层和第一粘黏层；
其中，表皮层为一PP材质透明薄膜层；
肌肉层采用仿真肌肉材料发泡而成。
环氧树脂玻璃钢制成的躯体总成外表面设有一第二粘黏层。
一种高仿真机器人的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、具体包括躯体总成的建立、仿真皮肤制备和仿真肌肉材料制备：
其中，躯体总成的建立具体包括：
A1、通过模具用环氧树脂玻璃钢制成躯体总成的头颅、躯干和四肢；
A2、用酚醛树脂制成关节连接件；
A3、将所得的头颅、躯干和四肢通过制成的关节连接件在60-70℃的环境下连接成型即可；
其中，仿真皮肤制备具体包括：
B1、按比例称取硅胶50份、固化剂45份、以及辅料15份；混合均匀形成硅胶材料；
其中，辅料以重量百分比计包括：抗臭氧剂10％、抗静电剂5％、紫外变色粉20％、色粉25％、钛白粉15％以及纳米碳酸钙25％。
B2、将所得硅胶材料压制形成仿真皮肤层；利用热压覆合机在仿真皮肤层外表层覆合一层PE或PP材质透明薄膜材质的表皮层；
B3、按比例称取硅橡胶10份、填料20份、甲苯150份、活性氧化锌45份、硫化剂0.5份、硅烷偶联剂0.7份、分散助剂2份，并放置入搅拌桶内搅拌均匀形成透明/半透明糊状物；
B4、使用所得透明/半透明糊状物在仿真皮肤层内表层刷覆形成一层厚度为0.5-2mm厚度的流体层；放入温度为70-80℃的环境中干燥至流体层凝固形成第一粘黏层；
仿真肌肉材料制备具体包括：
C1、按比例将聚氨酯发泡体组合物97份和木屑粉3份混合搅拌均匀形成仿真肌肉材料；
其中，木屑粉的粒度尺寸小于0.05mm；
C2、将所得仿真肌肉材料按需求发泡形成不同结构形状的仿真肌肉或发泡薄膜；
步骤2、在躯体总成的外表面涂覆一层厚度为0.5-1mm的第二粘黏层；将所得仿真肌肉直接通过第二粘黏层在躯体总成的外表面形成肌肉层；待第二粘黏层干透；
步骤3、使用甲苯或溶剂油涂覆在第一粘黏层的外表面；将仿真皮肤通过第一粘黏层与肌肉层贴合；贴合后放入通风良好的烘房中干燥硫化即可。
步骤1中透明/半透明糊状物的制备具体包括：取硅橡胶切制成粒/块；将粒状/块状的硅橡胶搅拌溶于溶剂中，待硅橡胶完全溶解后；将填料、活性氧化锌、硅烷偶联剂、分散助剂缓慢倒入溶剂溶剂中，持续搅拌均匀；待使用时，提前1-2小时将硫化剂加入并搅拌均匀即可。
步骤2中第二粘黏层的制备包括：
按重量比10:2:1:4的比例称取环氧树脂、端氨基液体丁腈橡胶、2-乙基-4-甲基咪唑和白炭黑，混合均匀形成第二粘黏剂；将所得第二粘黏剂直接涂覆躯体总成的外表面即可形成第二粘黏层。
仿真肌肉材料发泡具体包括：
S01、将按重量比称取聚氨酯发泡体组合物以重量份计包括：
混和多元醇化合物100份、异氰酸酯160份、催化剂2份、聚醚改性聚硅氧烷40份、甲醚40份、发泡剂5份、表面活性剂3份、陶土/高岭土1110份、白炭黑60份、偶联剂10份；先预混均匀后，再加入木屑粉混合均匀形成仿真肌肉材料；
其中，混和多元醇化合物包括35％聚醚多元醇310、25％聚醚多元醇305和40％聚醚多元醇204；
S02、将所得仿真肌肉材料分别灌注至模具形成仿真肌肉或发泡薄膜。
步骤3中烘房的温度为80-85℃，气体流速为1.5-5.5m/s，湿度低于25％。
实施例2
本实施例提供的一种高仿真机器人，其中肌肉层采用充气仿真肌肉气囊；充气仿真肌肉气囊包括气囊内层和肌肉外层；肌肉外层为仿真肌肉材料制成的发泡薄膜；气囊内层和肌肉外层通过粘黏剂粘接而成；
其余均同实施例1。
一种高仿真机器人的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、具体包括躯体总成的建立、仿真皮肤制备和仿真肌肉材料制备：
其中，躯体总成的建立具体包括：
A1、通过模具用环氧树脂玻璃钢制成躯体总成的头颅、躯干和四肢；
A2、用酚醛树脂制成关节连接件；
A3、将所得的头颅、躯干和四肢通过制成的关节连接件在60-70℃的环境下连接成型即可；
其中，仿真皮肤制备具体包括：
B1、按比例称取硅胶45份、固化剂55份、以及辅料12份；混合均匀形成硅胶材料；
其中，辅料以重量百分比计包括：抗臭氧剂12％、抗静电剂8％、紫外变色粉25％、色粉25％、钛白粉20％以及纳米碳酸钙10％；
B2、将所得硅胶材料压制形成仿真皮肤层；利用热压覆合机在仿真皮肤层外表层覆合一层PE或PP材质透明薄膜材质的表皮层；
B3、按比例称取硅橡胶12份、填料22份、溶剂油250份、活性氧化锌60份、硫化剂1.5份、硅烷偶联剂1份、分散助剂1.5份，并放置入搅拌桶内搅拌均匀形成透明/半透明糊状物；
B4、使用所得透明/半透明糊状物在仿真皮肤层内表层刷覆形成一层厚度为0.5-2mm厚度的流体层；放入温度为70-80℃的环境中干燥至流体层凝固形成第一粘黏层；
仿真肌肉材料制备具体包括：
C1、按比例将聚氨酯发泡体组合物95份和木屑粉5份混合搅拌均匀形成仿真肌肉材料；其中，木屑粉的粒度尺寸小于0.05mm；
C2、将所得仿真肌肉材料按需求发泡形成不同结构形状的仿真肌肉或发泡薄膜；
步骤2、在躯体总成的外表面涂覆一层厚度为0.5-1mm的第二粘黏层；将所得仿真肌肉直接通过第二粘黏层在躯体总成的外表面形成肌肉层；待第二粘黏层干透；
步骤3、使用甲苯或溶剂油涂覆在第一粘黏层的外表面；将仿真皮肤通过第一粘黏层与肌肉层贴合；贴合后放入通风良好的烘房中干燥硫化即可。
步骤1中透明/半透明糊状物的制备具体包括：取硅橡胶切制成粒/块；将粒状/块状的硅橡胶搅拌溶于溶剂中，待硅橡胶完全溶解后；将填料、活性氧化锌、硅烷偶联剂、分散助剂缓慢倒入溶剂溶剂中，持续搅拌均匀；待使用时，提前1-2小时将硫化剂加入并搅拌均匀即可。
步骤2中第二粘黏层的制备包括：
按重量比为10:2:0.7:1称取环氧树脂、端氨基液体丁腈橡胶、2-乙基-4-甲基咪唑和白炭黑，混合均匀形成第二粘黏剂；将所得第二粘黏剂直接涂覆躯体总成的外表面即可形成第二粘黏层。
仿真肌肉材料发泡具体包括：
S01、将按重量比称取混和多元醇化合物100份、异氰酸酯150份、催化剂1.5份、聚醚改性聚硅氧烷20份、甲醚40份、发泡剂7份、表面活性剂2份、陶土/高岭土120份、白炭黑55份、偶联剂10份先预混均匀后，再加入木屑粉混合均匀形成仿真肌肉材料；
其中，混和多元醇化合物包括35％聚醚多元醇310、25％聚醚多元醇305和40％聚醚多元醇204；
S02、将所得仿真肌肉材料分别灌注至模具形成仿真肌肉或发泡薄膜。
步骤3中烘房的温度为80-85℃，气体流速为1.5-5.5m/s，湿度低于25％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.高仿真机器人，包括由头颅、躯干和四肢构成的躯体总成，所述躯体总成的外表面覆盖仿真皮肤，还包括设置在仿真皮肤和躯体总成的外表面之间的肌肉层，其特征在于：
所述躯体总成采用环氧树脂玻璃钢制成；
所述仿真皮肤由外至内依次包括表皮层、仿真皮肤层和第一粘黏层；
其中，所述表皮层为一PE或PP材质透明薄膜层；
其中，所述仿真皮肤层以重量组分计由如下组份材料制成：
硅胶40-60份、固化剂40-60份、以及辅料5-20份；
其中，所述第一粘黏层以重量组分计由如下组份材料制成：
硅橡胶5-15份、填料15-35份、溶剂100-300份、活性氧化锌30-60份、硫化剂0.1-1.5份、硅烷偶联剂0.25-1份、分散助剂1-3份；
所述溶剂为甲苯或溶剂油；
所述肌肉层采用仿真肌肉材料发泡而成或采用充气仿真肌肉气囊。
2.根据权利要求1所述的一种高仿真机器人，其特征在于，所述环氧树脂玻璃钢制成的躯体总成外表面设有一第二粘黏层；所述第二粘黏层由重量比为10:1-3:0.5-1:1-5的环氧树脂、端氨基液体丁腈橡胶、2-乙基-4-甲基咪唑和白炭黑制成。
3.根据权利要求1所述的一种高仿真机器人，其特征在于，所述辅料以重量百分比计包括：抗臭氧剂5-15％、抗静电剂1-10％、紫外变色粉5-30％、色粉5-30％、钛白粉5-25％以及纳米碳酸钙5-30％。
4.根据权利要求1所述的一种高仿真机器人，其特征在于，所述仿真肌肉材料以重量组分计由如下组份材料制成：
聚氨酯发泡体组合物95-99份、木屑粉1-5份；
其中，所述聚氨酯发泡体组合物以重量份计包括：
混和多元醇化合物100份、异氰酸酯150-180份、催化剂0.5-2.5份、聚醚改性聚硅氧烷10-50份、甲醚30-60份、发泡剂1-10份、表面活性剂1.0-4.0份、陶土/高岭土100-130份、白炭黑40-80份、偶联剂5-15份；
其中，所述木屑粉的粒度尺寸小于0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种高仿真机器人，其特征在于，所述充气仿真肌肉气囊包括气囊内层和肌肉外层；所述肌肉外层为仿真肌肉材料制成的发泡薄膜；所述气囊内层和肌肉外层通过粘黏剂粘接而成。
6.如权利要求1-5任意一所述的一种高仿真机器人的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、具体包括躯体总成的建立、仿真皮肤制备和仿真肌肉材料制备：
其中，所述躯体总成的建立具体包括：
A1、通过模具用环氧树脂玻璃钢制成躯体总成的头颅、躯干和四肢；
A2、用酚醛树脂制成关节连接件；
A3、将所得的头颅、躯干和四肢通过制成的关节连接件在60-70℃的环境下连接成型即可；
其中，所述仿真皮肤制备具体包括：
B1、按比例称取硅胶、固化剂、辅料混合均匀形成硅胶材料；
B2、将所得硅胶材料压制形成仿真皮肤层；利用热压覆合机在仿真皮肤层外表层覆合一层PE或PP材质透明薄膜材质的表皮层；
B3、按比例称取硅橡胶、填料、溶剂、活性氧化锌、硫化剂、硅烷偶联剂、分散助剂，并放置入搅拌桶内搅拌均匀形成透明/半透明糊状物；
B4、使用所得透明/半透明糊状物在仿真皮肤层内表层刷覆形成一层厚度为0.5-2mm厚度的流体层；放入温度为70-80℃的环境中干燥至流体层凝固形成第一粘黏层；
所述仿真肌肉材料制备具体包括：
C1、按比例将聚氨酯发泡体组合物和木屑粉混合搅拌均匀形成仿真肌肉材料；
C2、将所得仿真肌肉材料按需求发泡形成不同结构形状的仿真肌肉或发泡薄膜；
步骤2、在躯体总成的外表面涂覆一层厚度为0.5-1mm的第二粘黏层；将所得仿真肌肉直接通过第二粘黏层在躯体总成的外表面形成肌肉层；待第二粘黏层干透；
步骤3、使用甲苯或溶剂油涂覆在第一粘黏层的外表面；将仿真皮肤通过第一粘黏层与肌肉层贴合；贴合后放入通风良好的烘房中干燥硫化即可。
7.根据权利要求6所述的一种高仿真机器人的制备方法，其特征在于，所述步骤1中透明/半透明糊状物的制备具体包括：取硅橡胶切制成粒/块；将粒状/块状的硅橡胶搅拌溶于溶剂中，待硅橡胶完全溶解后；将填料、活性氧化锌、硅烷偶联剂、分散助剂缓慢倒入溶剂溶剂中，持续搅拌均匀；待使用时，提前1-2小时将硫化剂加入并搅拌均匀即可。
8.根据权利要求6所述的一种高仿真机器人的制备方法，其特征在于，所述步骤2中第二粘黏层的制备包括：
按重量比称取环氧树脂、端氨基液体丁腈橡胶、2-乙基-4-甲基咪唑和白炭黑，混合均匀形成第二粘黏剂；将所得第二粘黏剂直接涂覆躯体总成的外表面即可形成第二粘黏层。
9.根据权利要求6所述的一种高仿真机器人的制备方法，其特征在于，所述仿真肌肉材料发泡具体包括：
S01、将按重量比称取混和多元醇化合物、异氰酸酯、催化剂、聚醚改性聚硅氧烷、发泡剂、表面活性剂、陶土/高岭土、甲醚、偶联剂先预混均匀后，再加入木屑粉混合均匀形成仿真肌肉材料；
S02、将所得仿真肌肉材料分别灌注至模具形成仿真肌肉或发泡薄膜。
10.根据权利要求6所述的一种高仿真机器人的制备方法，其特征在于，所述步骤3中烘房的温度为80-85℃，气体流速为1.5-5.5m/s，湿度低于25％。
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