CN110540676B - 一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指 - Google Patents

Abstract

一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指，属于仿人手指技术领域，以解决现有的利用热相变材料实现变刚度的仿人软体手指存在的由玻璃态转化为高弹态的反应时间长造成的变刚度响应速度慢以及仿人软体手指关节运动灵活性与刚度不可兼得的问题。本发明包括指根、掌指关节、近节指骨、指间关节、中节指骨、指端关节、远节指骨、应变约束层、变刚度层、冷却层、接触层；关节处设置U型凹槽，外侧包裹吉村纹式折纸；手指底部布置三块自制的导电热塑性淀粉聚合物。本发明既能够实现指骨刚度的快速主动控制，又能够实现关节灵活运动和关节刚度的同步被动调节，具有快速可变刚度、适应性高、运动灵活的优点。

Description

一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体 手指

技术领域

本发明涉及一种仿人软体手指，具体涉及一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指。

背景技术

人手指具有刚柔混合、欠驱动、刚度主被动控制等生物学特性，兼具灵活运动和抓握可靠的功能，一直是仿生机器人领域研究的热门方向之一。柔顺性高、交互性好的特点使仿人软体手指相比于仿人刚性手指在非结构化的环境中体现出了更大的优势。然而，现有的利用热相变材料(如导电聚乳酸、形状记忆聚合物等)实现变刚度的仿人软体手指存在由玻璃态转变为高弹态的反应时间较长，导致手指变刚度响应速度较慢，从而降低了手指运动的灵活灵活性；现有的仿人软体手指关节柔顺弯曲与关节刚度无法兼顾，要实现关节的柔顺弯曲只能降低关节的刚度或者在关节高刚度时无法弯曲。

发明内容

本发明为了解决上述问题，而提供一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

方案一：一种导电热塑性淀粉聚合物的制备方法包括以下步骤：

将热塑性淀粉聚合物颗粒和多壁碳纳米管按照一定的比例混合，其中多壁碳纳米管的质量分数为5％-20％，并将热塑性淀粉聚合物颗粒和多壁碳纳米管置于器皿中进行加热，加热的过程中不断的进行离心搅拌，热塑性淀粉聚合物由玻璃态转变为粘流态，最终与多壁碳纳米管完全融合，最后将得到导电热塑性淀粉聚合物压实。

方案二：一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指包括指根、掌指关节、近节指骨、指间关节、中节指骨、指端关节、远节指骨、应变约束层、变刚度层、冷却层、接触层和吉村纹式折纸；

指根、近节指骨、中节指骨和远节指骨相邻两者之间依次通过掌指关节、指间关节和指端关节连接，掌指关节、近节指骨、指间关节、中节指骨、指端关节和远节指骨均设有中空腔，且掌指关节和近节指骨的中空腔相互连通形成第一驱动腔，指间关节、中节指骨、指端关节和远节指骨各自的中空腔相互连通形成第二驱动腔，第一驱动腔和第二驱动腔分别通过一根气管与气源相连，吉村纹式折纸的两端分别与相邻两节手指的指骨固接；

手指指骨朝向手心的一侧由内向外依次设有应变约束层、三块导电热塑性淀粉聚合物板、冷却层和接触层，三块导电热塑性淀粉聚合物板分别与近节指骨、中节指骨和远节指骨相对应，每块导电热塑性淀粉聚合物板的两端与导线连接，三块导电热塑性淀粉聚合物板和导线通过硅胶包覆形成变刚度层，变刚度层位于应变约束层和冷却层之间。

方案三：一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指包括指根、掌指关节、近节指骨、指间关节、中节指骨、指端关节、远节指骨、应变约束层、变刚度层、冷却层、接触层和吉村纹式折纸；

指根、近节指骨、中节指骨和远节指骨相邻两者之间依次通过掌指关节、指间关节和指端关节连接，掌指关节、近节指骨、指间关节、中节指骨、指端关节和远节指骨均设有中空腔，且掌指关节和近节指骨的中空腔相互连通形成第一驱动腔，指间关节和中节指骨的中空腔相互连通形成第二驱动腔，远节指骨和指端关节的中空腔互相连通形成第三驱动腔，第一驱动腔、第二驱动腔和第三驱动腔分别通过一根气管与气源相连，吉村纹式折纸的两端分别与相邻两节手指的指骨固接；

手指指骨朝向手心的一侧由内向外依次设有应变约束层、三块导电热塑性淀粉聚合物板、冷却层和接触层，三块导电热塑性淀粉聚合物板分别与近节指骨、中节指骨和远节指骨相对应，每块导电热塑性淀粉聚合物板的两端与导线连接，三块导电热塑性淀粉聚合物板和导线通过硅胶包覆形成变刚度层，变刚度层位于应变约束层和冷却层之间。

进一步地，掌指关节、指间关节和指端关节朝向手指背面一侧分别设有U型凹槽，且U型凹槽设置在指背的一侧，U型凹槽的宽度为2-5mm,U型凹槽内设置有吉村纹式折纸。

进一步地，所述冷却层包括硅胶板和两根水管；

所述硅胶板上加工有冷却槽、进水口和出水口，进水口和出水口上分别设有一根水管，并且进水口和出水口分别与冷却槽连通。

进一步地，所述接触层朝向手心的一侧设有锯齿状条纹，所述接触层朝向手心的一侧对应掌指关节、指间关节和指端关节的各个位置还加工有半圆柱形沟槽。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明利用导线对自制的导电热塑性淀粉聚合物板通电加热，使导电热塑性淀粉聚合物迅速从玻璃态转变成高弹态，通电电压为30V时，转变时间小于5s，与现有的利用热相变材料(如导电聚乳酸、形状记忆聚合物等)实现变刚度的仿人软体手指相比，由玻璃态转变成高弹态时反应时间短，可以缩短本发明仿人软体手指的响应时间，使仿人软体手指反应更加灵活。

二、本发明在变刚度层设置三块导电热塑性淀粉聚合物板，并且三块导电热塑性淀粉聚合物板分别与远节指骨、中节指骨和近节指骨相对应，原因是现有的利用热相变材料实现变刚度的仿人软体手指，在不通电的情况下大多不能弯曲，弯曲之前需要加热热相变材料，然而，如上所述，现有的热相变材料由玻璃态转变为高弹态的反应时间较长，仿人软体手指的运动灵活性较低，而本发明的仿人软体手指在不通电的情况下，在压缩空气的作用下可实现类人手指的关节式大曲率弯曲，提高了手指运动的灵活性，此外，根据物体外形轮廓的不同，为了增大与物体之间的接触面积，可以选择性地加热三块导电热塑性淀粉聚合物板，使其从玻璃态转变成高弹态，同时通过控制手指各段指骨发生相应的弯曲，当手指与物体充分接触后，利用冷却层对导电热塑性淀粉聚合物板冷却，使其从高弹态向玻璃态转变以增加仿人软体手指的刚度，实现仿人手指刚度的主动调节。因此，本发明的仿人软体手指具有灵活性高，抓握可靠的特点。

三、本发明的折纸能够伴随手指关节实现弯曲运动，具有较小弯曲角度范围被动柔顺适应和较大弯曲角度范围内表现出拮抗作用的特点。当关节弯曲角度较小时，折纸的刚度较小，可以忽略不计，当关节弯曲到较大角度时，折纸表现出一定刚度，这一特点类似于人手指韧带，能够实现手指运动过程中刚度的同步被动调节，从而弥补具有凹槽式关节的仿人软体手指关节刚度较低的缺陷。

四、本发明方案二具有类人手指的驱动方式：掌指关节和近节指骨的中空腔相互连通形成第一驱动腔，采用独立驱动；指间关节、中节指骨、指端关节和远节指骨的中空腔连通形成第二驱动腔，采用欠驱动。既保证手指运动的灵活性，又能够节省气源数量，使控制更加容易。

五、本发明方案三的手指和各个关节采用独立驱动的方式，每段手指分别设有一个驱动腔，每个驱动腔各通过一个气源驱动，使手指更加的灵活。

附图说明

图1是导电热塑性淀粉聚合物弹性模量随温度变化的曲线图；

图2是在不同通电电压下近节指骨3底部的导电热塑性淀粉聚合物温度随通电时间变化的曲线图；

图3是本发明仿人软体手指的轴测图；

图4是本发明的内部结构示意图；

图5是变刚度层的内部结构示意图；

图6是冷却层14的示意图；

图7是接触层15的示意图；

图8是本发明另一种仿人软体手指的内部结构示意图；

图9是三块导电热塑性淀粉聚合物板12均处于未通电状态时仿人软体手指弯曲的示意图；

图10是近节指骨3处的导电热塑性淀粉聚合物板12处于通电状态时仿人软体手指弯曲的示意图；

图11是中节指骨5处的导电热塑性淀粉聚合物板12处于通电状态时仿人软体手指弯曲的示意图；

图12是远节指骨7处的导电热塑性淀粉聚合物板12处于通电状态时仿人软体手指弯曲的示意图；

图13是近节指骨3和中节指骨5处的导电热塑性淀粉聚合物板12处于通电状态时仿人软体手指弯曲的示意图；

图14是近节指骨3和远节指骨7处的导电热塑性淀粉聚合物板12处于通电状态时仿人软体手指弯曲的示意图；

图15是中节指骨5和远节指骨7处的导电热塑性淀粉聚合物板12处于通电状态时仿人软体手指弯曲的示意图；

图16是三块导电热塑性淀粉聚合物板12均处于通电状态时手指弯曲的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2来说明本实施方式，本实施方式一种导电热塑性淀粉聚合物的制备方法包括以下步骤：

将热塑性淀粉聚合物颗粒和多壁碳纳米管按照一定的比例混合，其中多壁碳纳米管的质量分数为5％-20％，并将热塑性淀粉聚合物颗粒和多壁碳纳米管置于器皿中进行加热，加热的过程中不断的进行离心搅拌，热塑性淀粉聚合物由玻璃态转变为粘流态，最终与多壁碳纳米管完全融合，最后将得到导电热塑性淀粉聚合物压实。

如图1所示，导电热塑性淀粉聚合物的玻璃态转变温度约为60℃，弹性模量能够由25℃时的268MPa转变为65℃时的7.4MPa，变化比值为36.2。

如图2所示，对近节指骨底部的导电热塑性淀粉聚合物两端施加不同的电压，得到其温度随通电时间的变化曲线。图中带有五角星的曲线为通电电压为10V时导电热塑性淀粉聚合物随温度变化的曲线，从该曲线可以得知，导电热塑性淀粉聚合物由室温25℃到达60℃的时间约为57.4s；图中带有实心圆的曲线为通电电压为15V时导电热塑性淀粉聚合物随温度变化的曲线，从该曲线可以得知，导电热塑性淀粉聚合物由室温25℃到达60℃的时间约为27.5s；图中带有三角形的曲线为通电电压为20V时导电热塑性淀粉聚合物随温度变化的曲线，从该曲线可以得知，导电热塑性淀粉聚合物由室温25℃到达60℃的时间约为16s；图中带有十字叉的曲线为通电电压为25V时导电热塑性淀粉聚合物随温度变化的曲线，从该曲线可以得知，导电热塑性淀粉聚合物由室温25℃到达60℃的时间约为6s；图中带有正方形的曲线为通电电压为30V时导电热塑性淀粉聚合物随温度变化的曲线，从该曲线可以得知，导电热塑性淀粉聚合物由室温25℃到达60℃的时间小于5s。

具体实施方式二：结合图3和图4来说明本实施方式，本实施方式一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指包括指根1、掌指关节2、近节指骨3、指间关节4、中节指骨5、指端关节6、远节指骨7、应变约束层11、变刚度层、冷却层14、接触层15和吉村纹式折纸9；

指根1、近节指骨3、中节指骨5和远节指骨7相邻两者之间依次通过掌指关节2、指间关节4和指端关节6连接，掌指关节2、近节指骨3、指间关节4、中节指骨5、指端关节6和远节指骨7均设有中空腔，且掌指关节2和近节指骨3的中空腔相互连通形成第一驱动腔23，指间关节4、中节指骨5、指端关节6和远节指骨7各自的中空腔相互连通形成第二驱动腔4567，第一驱动腔23和第二驱动腔4567分别通过一根气管10与气源相连，吉村纹式折纸9的两端分别与相邻两节手指的指骨固接；

手指指骨朝向手心的一侧由内向外依次设有应变约束层11、三块导电热塑性淀粉聚合物板12、冷却层14和接触层15，三块导电热塑性淀粉聚合物板12分别与近节指骨3、中节指骨5和远节指骨7相对应，每块导电热塑性淀粉聚合物板12的两端与导线13连接，三块导电热塑性淀粉聚合物板12和导线13通过硅胶包覆形成变刚度层，变刚度层位于应变约束层11和冷却层14之间。

本实施方式利用导电热塑性淀粉聚合物的制备方法通过压实得到的导电热塑性淀粉聚合物板12，可以通过通电加热的方式实现由玻璃态转变成高弹态，缩短各个指骨动作的响应时间。

抓取物体时，首先，根据物体的外形轮廓选择性地加热三块导电热塑性淀粉聚合物板12，通过控制输入到第一驱动腔23和第二驱动腔4567的气压，手指可以实现8种不同的构型，能够与物体充分接触，然后利用冷却层14对变刚度层进行冷却，使相应的导电热塑性淀粉聚合物板12由高弹态转变为玻璃态，从而提高手指的刚度，保证可靠抓取。

如图9所示，本实施方式三块导电热塑性淀粉聚合物板12均未处于加热状态，而第一驱动腔23和第二驱动腔4567均通入压缩气体，此时三块导电热塑性淀粉聚合物板12均为玻璃态，此时近节指骨3、中节指骨5和远节指骨7由于三块导电热塑性淀粉聚合物板12刚性的影响均未变形弯曲，而在关节处发生了弯曲。

如图10所示，第一驱动腔23和第二驱动腔4567均通入压缩气体，只有与近节指骨3对应的导电热塑性淀粉聚合物板12加热，此时近节指骨3对应的导电热塑性淀粉聚合物板12变成高弹态刚性降低，近节指骨3发生弯曲。

同理，图11-图16为三块导电热塑性淀粉聚合物板12任意一块、两块或三块加热时所对应的近节指骨3、中节指骨5和远节指骨7弯曲变化图，可以看出对三块导电热塑性淀粉聚合物板12选择性地进行加热，同时通过对气源的控制，可以实现近节指骨3、中节指骨5和远节指骨7与相应关节的不同弯曲组合。

具体实施方式三：结合图5-图8来说明本实施方式，本实施方式一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指包括指根1、掌指关节2、近节指骨3、指间关节4、中节指骨5、指端关节6、远节指骨7、应变约束层11、变刚度层、冷却层14、接触层15和吉村纹式折纸9；

指根1、近节指骨3、中节指骨5和远节指骨7相邻两者之间依次通过掌指关节2、指间关节4和指端关节6连接，掌指关节2、近节指骨3、指间关节4、中节指骨5、指端关节6和远节指骨7均设有中空腔，且掌指关节2和近节指骨3的中空腔相互连通形成第一驱动腔23，指间关节4和中节指骨5的中空腔相互连通形成第二驱动腔4567，远节指骨7和指端关节6的中空腔互相连通形成第三驱动腔67，第一驱动腔23、第二驱动腔4567和第三驱动腔67分别通过一根气管10与气源相连，吉村纹式折纸9的两端分别与相邻两节手指的指骨固接；

手指指骨朝向手心的一侧由内向外依次设有应变约束层11、三块导电热塑性淀粉聚合物板12、冷却层14和接触层15，三块导电热塑性淀粉聚合物板12分别与近节指骨3、中节指骨5和远节指骨7相对应，每块导电热塑性淀粉聚合物板12的两端与导线13连接，三块导电热塑性淀粉聚合物板12和导线13通过硅胶包覆形成变刚度层，变刚度层位于应变约束层11和冷却层14之间。

本发明的吉村纹式折纸9为现有技术。

本实施方式与具体实施方式二的区别在于本实施方式可以通过三个气源来分别控制近节指骨3、中节指骨5和远节指骨7的弯曲，本实施方式可以单独控制指端关节6、指间关节4的弯曲，而具体实施方式二只能通过一个气源来控制二者，使二者同时弯曲，与具体实施方式二相比，更加的灵活。

具体实施方式四：结合图3来说明本实施方式，本实施方式掌指关节2、指间关节4和指端关节6朝向手指背面一侧分别设有U型凹槽，且U型凹槽设置在指背的一侧，U型凹槽的宽度为2-5mm,U型凹槽内设置有吉村纹式折纸9。

吉村纹式折纸9的材质为附铝膜牛皮纸，通过吉村纹式折纸的方式折叠而成。吉村纹式折纸9上设有与凹槽相配合的缺口，吉村纹式折纸9上的缺口与凹槽相配合。

指根1和近节指骨3分别与两者之间的吉村纹式折纸9固接并能使掌指关节2弯曲，近节指骨3和中节指骨5分别与两者之间的吉村纹式折纸9固接并能使指间关节4弯曲，中节指骨5和远节指骨7分别与两者之间的吉村纹式折纸9固接并能使指端关节6弯曲，吉村纹式折纸9能够伴随凹槽式关节的弯曲发生展开运动，并不断增加凹槽式关节的刚度。

其它组成和连接关系与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式五：本实施方式掌指关节2、近节指骨3、指间关节4、中节指骨5、指端关节6和远节指骨7周向分别设有双螺旋缠绕的纤维约束线8，纤维约束线8的螺距为1-2.5mm。

目的是限制驱动腔充气时的径向膨胀，同时避免因单向缠绕纤维约束线8造成充气后的手指扭曲。

其它组成和连接关系与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式六：结合图4和图6来说明本实施方式，本实施方式所述冷却层14包括硅胶板14-1和两根水管14-2；

所述硅胶板14-1上加工有冷却槽1411、进水口和出水口，进水口和出水口上分别设有一根水管14-2，并且进水口和出水口分别与冷却槽1411连通。

其它组成和连接关系与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式七：结合图4和图7来说明本实施方式，本实施方式所述接触层15朝向手心的一侧设有锯齿状条纹15-1，所述接触层朝向手心的一侧对应掌指关节2、指间关节4和指端关节6的各个位置还加工有半圆柱形沟槽15-2，半圆柱形沟槽15-2的长度方向与近节指骨3长度方向垂直。

所述接触层15朝向手心的一侧设有锯齿状条纹15-1，作用是增加与物体之间的摩擦力，所述接触层15朝向手心的一侧对应掌指关节2、指间关节4和指端关节6的各个位置还加工有半圆柱形沟槽15-2，作用是方便手指关节处的弯曲。

优选地，半圆柱形沟槽15-2的宽度为1.6mm。

其它组成和连接关系与具体实施方式二或三相同。

实施例1：

本发明的仿人软体手指的指骨、变刚度层、冷却层14和接触层15需先分别浇筑，然后用一层薄硅胶粘接为一体。首先，一次性浇筑指根1、掌指关节2、近节指骨3、指间关节4、中节指骨5、指端关节6和远节指骨7，然后在其周向缠绕双螺旋的纤维约束线8，其目的是限制第一驱动腔23和第二驱动腔4567充气时的径向膨胀，之后在上一步的结构外表面浇筑一层0.5mm厚的硅胶使纤维约束线8能牢固可靠的固定，得到的手指指骨朝向手心一侧硅胶层的厚度为1-2mm，其余部分的壁厚为1-2.5mm，各个关节处的U型凹槽的宽度为2-5mm。应变约束层11的材料选用不能被拉长只能弯曲的纤维布，纤维布的厚度为0.2mm，再将纤维布粘贴在手指指骨朝向手心的一侧。利用具体实施方式一所采用的制作方法得到导电热塑性淀粉聚合物，将其制作成三块导电热塑性淀粉聚合物板12，每块导电热塑性淀粉聚合物板12的两端分别利用银胶与导线13相连，每根导线13为绝缘漆包线，每块导电热塑性淀粉聚合物板12单独与一个电源接通使每块导电热塑性淀粉聚合物板12都能被单独加热，将三块导电热塑性淀粉聚合物板12和导线13摆放好后对其表面进行包覆硅胶使其成为一体形成变刚度层，变刚度层的整体厚度为2-3.5mm，变刚度层位于应变约束层11下方。冷却层14包括硅胶板14-1和两根水管14-2，其中硅胶板14-1上加工有U形的冷却槽1411，冷却槽1411的入水口和出水口分别设有一根水管14-2，硅胶板14-1固定在变刚度层上，冷却层14位于变刚度层下方。设置冷却层14的目的是使导电热塑性淀粉聚合物板12从高弹态向玻璃态转变，使本发明指骨具有一定的刚度。接触层15的材质为硅胶，位于手指的底部，为了增大物体之间的摩擦力，接触层15朝向手心的一侧设有锯齿状条纹15-1，为方便手指关节的弯曲，在三个关节底部设置半径为0.8mm的半圆柱形沟槽15-2，接触层15与冷却层14上的硅胶板14-1为一体件。最后，将分别制作的手指指骨、变刚度层、冷却层14、接触层15用一层薄硅胶粘接为一体。

工作原理：

本发明通过两根气管10或三根气管10分别向第一驱动腔23和第二驱动腔4567或第三驱动腔67通入压缩空气，使手指指骨伸长，而手指指骨朝向手心的一侧设置有应变约束层11来限制手指指骨手心一侧的伸长，手指指骨沿着长度方向的伸长量不同，此时手指指骨手背的一侧伸长量较大，手指指骨手心一侧伸长量较小近似为零，手指指骨会由于横截面上不同位置的伸长量不同发生弯曲。在抓取物体时，首先，根据物体的外形轮廓选择性地对三块导电热塑性淀粉聚合物板12通电加热，使其从玻璃态转变为高弹态以适应物体的外形轮廓，同时通过分别控制第一驱动腔23和第二驱动腔4567或者第三驱动腔67的气压控制手指的弯曲，当手指与物体充分接触后，通过冷却层14对导电热塑性淀粉聚合物板12进行冷却，使导电热塑性淀粉聚合物板12由高弹态转变成玻璃态，增加仿人软体手指的刚度，从而有效地完成抓取动作。

Claims (6)

1.一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指，其特征在于：

它包括指根（1）、掌指关节（2）、近节指骨（3）、指间关节（4）、中节指骨（5）、指端关节（6）、远节指骨（7）、应变约束层（11）、变刚度层、冷却层（14）、接触层（15）和吉村纹式折纸（9）；

指根（1）、近节指骨（3）、中节指骨（5）和远节指骨（7）相邻两者之间依次通过掌指关节（2）、指间关节（4）和指端关节（6）连接，掌指关节（2）、近节指骨（3）、指间关节（4）、中节指骨（5）、指端关节（6）和远节指骨（7）均设有中空腔，且掌指关节（2）和近节指骨（3）的中空腔相互连通形成第一驱动腔（23），指间关节（4）、中节指骨（5）、指端关节（6）和远节指骨（7）各自的中空腔相互连通形成第二驱动腔（4567），第一驱动腔（23）和第二驱动腔（4567）分别通过一根气管（10）与气源相连，吉村纹式折纸（9）的两端分别与相邻两节手指的指骨固接；

手指指骨朝向手心的一侧由内向外依次设有应变约束层（11）、三块导电热塑性淀粉聚合物板（12）、冷却层（14）和接触层（15），三块导电热塑性淀粉聚合物板（12）分别与近节指骨（3）、中节指骨（5）和远节指骨（7）相对应，每块导电热塑性淀粉聚合物板（12）的两端与导线（13）连接，三块导电热塑性淀粉聚合物板（12）和导线（13）通过硅胶包覆形成变刚度层，变刚度层位于应变约束层（11）和冷却层（14）之间；

所述导电热塑性淀粉聚合物板（12）的制备方法包括以下步骤：

将热塑性淀粉聚合物颗粒和多壁碳纳米管按照一定的比例混合，其中多壁碳纳米管的质量分数为5%-20%，并将热塑性淀粉聚合物颗粒和多壁碳纳米管置于器皿中进行加热，加热的过程中不断的进行离心搅拌，热塑性淀粉聚合物由玻璃态转变为粘流态，最终与多壁碳纳米管完全融合，最后将得到导电热塑性淀粉聚合物压实。

2.一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指，其特征在于：

它包括指根（1）、掌指关节（2）、近节指骨（3）、指间关节（4）、中节指骨（5）、指端关节（6）、远节指骨（7）、应变约束层（11）、变刚度层、冷却层（14）、接触层（15）和吉村纹式折纸（9）；

指根（1）、近节指骨（3）、中节指骨（5）和远节指骨（7）相邻两者之间依次通过掌指关节（2）、指间关节（4）和指端关节（6）连接，掌指关节（2）、近节指骨（3）、指间关节（4）、中节指骨（5）、指端关节（6）和远节指骨（7）均设有中空腔，且掌指关节（2）和近节指骨（3）的中空腔相互连通形成第一驱动腔（23），指间关节（4）和中节指骨（5）的中空腔相互连通形成第二驱动腔（4567），远节指骨（7）和指端关节（6）的中空腔互相连通形成第三驱动腔（67），第一驱动腔（23）、第二驱动腔（4567）和第三驱动腔（67）分别通过一根气管（10）与气源相连，吉村纹式折纸（9）的两端分别与相邻两节手指的指骨固接；

手指指骨朝向手心的一侧由内向外依次设有应变约束层（11）、三块导电热塑性淀粉聚合物板（12）、冷却层（14）和接触层（15），三块导电热塑性淀粉聚合物板（12）分别与近节指骨（3）、中节指骨（5）和远节指骨（7）相对应，每块导电热塑性淀粉聚合物板（12）的两端与导线（13）连接，三块导电热塑性淀粉聚合物板（12）和导线（13）通过硅胶包覆形成变刚度层，变刚度层位于应变约束层（11）和冷却层（14）之间；

所述导电热塑性淀粉聚合物板（12）的制备方法包括以下步骤：

将热塑性淀粉聚合物颗粒和多壁碳纳米管按照一定的比例混合，其中多壁碳纳米管的质量分数为5%-20%，并将热塑性淀粉聚合物颗粒和多壁碳纳米管置于器皿中进行加热，加热的过程中不断的进行离心搅拌，热塑性淀粉聚合物由玻璃态转变为粘流态，最终与多壁碳纳米管完全融合，最后将得到导电热塑性淀粉聚合物压实。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指，其特征在于：掌指关节（2）、指间关节（4）和指端关节（6）朝向手指背面一侧分别设有U型凹槽，且U型凹槽设置在指背的一侧，U型凹槽的宽度为2-5mm, U型凹槽内设置有吉村纹式折纸（9）。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指，其特征在于：掌指关节（2）、近节指骨（3）、指间关节（4）、中节指骨（5）、指端关节（6）和远节指骨（7）周向分别设有双螺旋缠绕的纤维约束线（8），纤维约束线（8）的螺距为1-2.5mm。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指，其特征在于：所述冷却层（14）包括硅胶板（14-1）和两根水管（14-2）；

所述硅胶板（14-1）上加工有冷却槽（1411）、进水口和出水口，进水口和出水口上分别设有一根水管（14-2），并且进水口和出水口分别与冷却槽（1411）连通。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于导电热塑性淀粉聚合物的具有折纸结构的仿人软体手指，其特征在于：所述接触层（15）朝向手心的一侧设有锯齿状条纹（15-1），所述接触层（15）朝向手心的一侧对应掌指关节（2）、指间关节（4）和指端关节（6）的各个位置还加工有半圆柱形沟槽（15-2），半圆柱形沟槽（15-2）的长度方向与近节指骨（3）长度方向垂直。

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