CN116728387B - 一种基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，该软体机器人为多层堆叠结构，具体包括柔性框架、电路控制模块、驱动控制系统模块、光伏发电系统模块和负载安装模块，其中，电路控制模块内嵌于柔性框架设置的方形通孔内，且通过粘连剂粘连；驱动控制系统模块包括驱动模块和两个控制模块，驱动模块粘连在电路控制模块的上表面，两个控制模块分别内嵌于柔性框架设置的圆形通孔内；光伏发电系统模块安装在驱动模块的上表面；负载安装模块粘连在柔性框架上且位于柔性框架的下方。本发明中的软体机器人具有结构简单、柔韧性高、驱动力强、抗疲劳性好、活动范围广、机动性强、自供电、可在黑暗环境作业等特点。
Description
技术领域
本发明涉及软体机器人领域，尤其涉及一种基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人。
背景技术
机器人的出现对人类的生产、生活产生了极大的影响。近年来，模仿软体生物的可变形性，基于新型柔性智能材料制成的微型软体机器人越来越受到研究人员的关注。得益于体积小、柔韧性高、环境适应性强等特点，微型软体机器人已经在医疗、军事等领域有所应用。作为新型的分支，微型软体机器人通常采用的柔性智能材料驱动方式存在挑战：电信号转换为机械位移效率低、所需激励电场大，稳定性差。同时微型软体机器人的有效供能也存在挑战：硬性电池的携带不仅会使微型软体机器人丧失其柔韧性，其较低的能量存储总量也限制了整体微型软体机器人系统的续航能力；如果采用线缆供电会限制微型软体机器人的活动范围，导致其不具备灵活机动性。
因此，需要设计一种自供能微型软体机器人，使其具有长时间续航、宽范围活动、恶劣环境作业的优势，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人。本发明结合驱动能耗小的柔性智能材料、自供能的柔性电池系统以及可承受大变形的电路装置，能够长时间续航、宽范围活动、在恶劣环境下作业。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，所述软体机器人为多层堆叠结构，所述软体机器人包括：
柔性框架，包括第一主体部、第三主体部以及设于第一主体部和第三主体部之间的第二主体部，所述第二主体部设置有方形通孔，所述第一主体部和所述第三主体部设置有圆形通孔；
电路控制模块，内嵌于所述方形通孔内，且所述电路控制模块通过粘连剂与所述第二主体部的内表面粘连，所述电路控制模块包括电路封装层、柔性电路、储能装置、充电控制器、电压控制器和开关控制器；
驱动控制系统模块，包括驱动模块和两个控制模块，所述驱动模块通过粘连剂粘连在所述电路控制模块的上表面，两个所述控制模块分别内嵌于所述第一主体部和所述第三主体部设置的圆形通孔内；
光伏发电系统模块，安装在所述驱动模块的上表面，所述光伏发电系统模块从上至下依次包括透明导电薄膜电极、电子传输层、钙钛矿光伏吸光层、空穴传输层和电池底金属电极；和
负载安装模块，通过粘连剂粘连在所述柔性框架上，且所述负载安装模块位于所述柔性框架的下方，所述负载安装模块为类网兜状结构。
进一步地，所述储能装置内嵌于所述电路封装层，所述储能装置通过粘连剂与所述电路封装层粘连；
所述充电控制器通过蛇形导线连接在所述储能装置上；
所述电压控制器通过蛇形导线连接在所述储能装置上；
所述开关控制器通过蛇形导线连接在所述储能装置上；
所述柔性电路采用蛇形结构布置导线。
进一步地，所述驱动模块从上至下依次包括第一电极、柔性压电聚合物复合层和第二电极；
所述控制模块包括多个电粘合片。
进一步地，所述第一电极和所述第二电极的选用材料为钯或金；
所述柔性压电聚合物复合层的基底材料为聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的一种，填充颗粒选用锆钛酸铅、锆钛酸钡、锆钛酸钡-钛酸钡钙具有优良压电性能钙钛矿材料中的一种，填充颗粒的体积分数为10%-30%，填充形状为纳米棒状、纳米纤维和纳米球中的一种；
所述电粘合片的上表面和下表面设置有聚酰亚胺膜，所述电粘合片的中间部分设置有柔性圆形铜电极。
进一步地，所述光伏发电系统模块和所述驱动模块之间还设置有ecoflex绝缘层。
进一步地，所述钙钛矿光伏吸光层的结构为蜂窝状介孔结构。
进一步地，所述负载安装模块设置有开口，所述开口为抽绳设计。
进一步地，所述充电控制器通过蛇形导线连接所述电池底金属电极；
所述电压控制器通过蛇形导线连接所述驱动模块的第一电极和第二电极；
所述开关控制器通过蛇形导线连接所述控制模块的电粘合片。
进一步地，所述柔性框架所用材质为硅橡胶；
所述电路封装层所用材质为硅橡胶；
所述储能装置选用轻型储能蓄电池；
所述透明导电薄膜电极所用材质为氧化铟锡或氟掺杂氧化锡；
所述电子传输层所用材质为二氧化钛；
所述钙钛矿光伏吸光层由有机无机杂化钙钛矿薄膜材料制成；
所述空穴传输层所用材质为Sprio-OMeTAD；
所述电池底金属电极所用材质为金或银；
所述负载安装模块所用材质为尼龙或聚酰亚胺。
进一步地，所述软体机器人无工作状态时，其整体形态呈拱起状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明的微型软体机器人结构简单，微型化的设计有利于应用于细小管道等复杂地形环境中的物品运输；
（2）本发明的微型软体机器人依靠柔性压电聚合物复合材料的逆压电效应进行驱动，其具有柔韧性强、低电压驱动、驱动力大、抗疲劳效果好的特点，配合电粘合片可实现多形态的活动；本发明通过电压控制器中的步态控制算法来调节微型软体机器人运动的速度；本发明通过开关控制器和电粘片来调节微型软体机器人运动的方向；
（3）本发明的微型软体机器人能够实现自供能，选用的钙钛矿光伏吸光层具有较高的柔韧性和光电转换效率，能够给微型软体机器人提供稳定的持续的供电，甚至实现在光线微弱的环境下作业；同时其内置的储能装置可以帮助它在完全黑暗的环境下仍能有一段时间的续航能力；
（4）本发明集成各个功能模块发挥各自的优势，为微型软体机器人在复杂和极端环境下的多功能应用打下理论基础。
附图说明
图1是本发明中基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人无负载的立体结构示意图；
图2是本发明中基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人有负载的主视图；
图3是本发明中光伏发电系统模块的结构示意图；
图4是本发明中驱动控制系统模块中的驱动模块的结构示意图；
图5是本发明中电路控制模块与其他模块连接的结构示意图。
图中，柔性框架1、第一主体部11、第二主体部12、第三主体部13；
电路控制模块2、电路封装层21、柔性电路22、储能装置23、充电控制器24、电压控制器25、开关控制器26；
驱动控制系统模块3、驱动模块31、第一电极311、柔性压电聚合物复合层312、第二电极313、控制模块32、电粘合片321；
光伏发电系统模块4、透明导电薄膜电极41、电子传输层42、钙钛矿光伏吸光层43、空穴传输层44、电池底金属电极45；
负载安装模块5。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
下面结合附图，对本发明进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，该软体机器人为多层堆叠结构。
参加图1-图2，该软体机器人包括柔性框架1、电路控制模块2、驱动控制系统模块3、光伏发电系统模块4和负载安装模块5。
本实施例中，柔性框架1包括第一主体部11、第二主体部12和第三主体部13，第二主体部12位于第一主体部11和第三主体部13之间，第二主体部12设置有方形通孔，第一主体部11和第三主体部13设置有圆形通孔。其中，第一主体部11与软体机器人的前脚部分相对应，第三主体部13与软体机器人的后脚部分相对应。
优选地，柔性框架1所用材质为硅橡胶。应当理解的是，柔性框架1也可以采用其他具有绝缘特性的柔性材料。
本实施例中，电路控制模块2内嵌于第二主体部12设置的方形通孔内，且通过粘连剂与第二主体部12的内表面粘连，该电路控制模块2包括电路封装层21、柔性电路22、储能装置23、充电控制器24、电压控制器25和开关控制器26。其中，储能装置23内嵌于电路封装层21，储能装置23通过粘连剂与电路封装层21粘连；储能装置23通过蛇形导线与充电控制器24相连，充电控制器24通过蛇形导线连接在光伏发电系统模块4中的电池底金属电极45上；储能装置23通过蛇形导线与电压控制器25相连，电压控制器25通过蛇形导线连接在驱动模块31的第一电极311和第二电极313；储能装置23通过蛇形导线与开关控制器26相连，开关控制器26通过蛇形导线连接控制模块32的电粘合片321，开关控制器26可以精准控制电粘合片321的状态，如图5所示。
进一步地，电路控制模块2的上表面超出第二主体部12的上表面，电路控制模块2的下表面超出第二主体部12的下表面，如图2所示。
优选地，电路封装层21的材质为硅橡胶。应当理解的是，电路封装层21也可以采用其他具有绝缘特性的柔性材料。
进一步地，柔性电路22采用蛇形结构布置导线，可以保证在软体机器人整体的伸缩运动过程中有长度余量，实现导线随着软体机器人本体的伸缩而发生大变形但不影响其导电性能。
进一步地，储能装置23选用轻型储能蓄电池，轻型储能蓄电池整体内嵌于电路封装层21，通过粘结剂进行粘连。光伏发电系统模块4在有光条件下工作，输出电流，储能装置23将获得的电流进行存储。储能装置23能够高效率地储存光伏发电系统模块4所收集的太阳能，满足软体机器人在黑暗中的作业工况。
进一步地，充电控制器24的主要功能具体为：当储能装置23满电状态时，切断开关；当储能装置23缺电时，对光伏发电系统模块4产生的电流进行整流，给储能装置23提供稳定的直流电就行充电。
进一步地，电压控制器25用于通过改变激励电压的大小控制驱动控制系统模块3的柔性压电聚合物复合层312的形变，具体可以结合控制算法进行控制，让机器人能够实现多步态的运动。
进一步地，开关控制器26用于控制给控制模块32的电粘合片321提供外加电场。电粘合片321在外加电场的作用下与爬行地面产生吸附，撤去外加电场后与爬行地面分离，从而实现软体机器人的停止、前进、后退、转向等工作状态。
应当理解的是，电路控制模块2主要有三大作用：一、蛇形导线连接光伏发电系统模块4和充电控制器24以及充电控制器24和储能装置23，实现将由光能转换得到的电能进行储蓄；二、蛇形导线连接储能装置23和电压控制器25以及电压控制器25和驱动控制系统模块3的驱动模块31，实现电能转换为机械能，驱动软体机器人变形，实现蠕虫式前进；三、蛇形导线连接储能装置23和开关控制器26以及开关控制器26驱动控制系统模块3的电粘合片321，实现软体机器人的前进和转向。
本实施例中，驱动控制系统模块3包括驱动模块31和两个控制模块32，驱动模块31通过粘连剂粘连在电路控制模块2的上表面，两个控制模块32分别内嵌于第一主体部11和第三主体部13设置的圆形通孔内。其中，驱动模块31从上至下依次包括第一电极311、柔性压电聚合物复合层312和第二电极313，如图4所示。控制模块32包括多个电粘合片321。通过柔性压电聚合物复合层312的高压电性，将电压信号直接转换为机械位移，同时利用电粘合片321的静电吸附控制软体机器人的前后脚与地面的粘附和分离，从而实现软体机器人蠕动式爬行和转向。
示例性地，如图1所示，本实施例中的软体机器人共包括六个电粘合片321，有两个控制模块32，每个控制模块32包括三个电粘合片321，两个控制模块32分别内嵌于第一主体部11和第三主体部13设置的圆形通孔内，即控制模块32安装在软体机器人的前后脚。应当理解的是，可以根据实际需要和软体机器人的尺寸大小设置控制模块32包含的电粘合片321的数量，例如，电粘合片321的数量可以设置为2，或者当软体机器人的尺寸大小过大时，还可设置5个电粘合片321。
进一步地，柔性压电聚合物复合层312接收到传输过来的激励电场会发生形变，随着电压控制器25设定的激励电场的改变，柔性压电聚合物复合层312发生伸缩形变。
需要说明的是，软体机器人在无工作状态下，其整体形态受柔性压电聚合物复合层312的束缚呈现拱起状。
优选地，第一电极311和第二电极313的选用材料为钯（Pd）或金（Au）；柔性压电聚合物复合层312的基底材料为聚偏氟乙烯（PVDF）和聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P（vdf-trfe））中的一种，填充颗粒选用锆钛酸铅（PZT）、锆钛酸钡（BZT）、锆钛酸钡-钛酸钡钙（BZT-BCT）等具有优良压电性能钙钛矿材料中的一种，填充颗粒的体积分数为10%-30%，填充形状为纳米棒状、纳米纤维和纳米球中的一种。
进一步地，电粘合片321的上表面和下表面设置有聚酰亚胺膜，电粘合片321的中间部分设置有柔性圆形铜电极。根据电粘合片321的静电粘附原理可以实现软体机器人前后脚与爬行路面的粘附和分离。
进一步地，电粘合片321内嵌于第一主体部11和第三主体部13设置的圆形通孔内，电粘合片321的上表面超出第一主体部11和第三主体部13的上表面，电粘合片321的下表面与第一主体部11和第三主体部13的下表面位于同一平面，即电粘合片321的下表面与地面相接触。
本实施例中，光伏发电系统模块4安装在驱动模块31的上表面，光伏发电系统模块4为多层状叠加结构，光伏发电系统模块4自上至下依次包括透明导电薄膜电极41、电子传输层42、钙钛矿光伏吸光层43、空穴传输层44和电池底金属电极45，如图3所示。光伏发电系统模块4在有光条件下进行光电转换，输出电流。利用钙钛矿光伏电池材料廉价易得、制作效率高、柔韧性好、光电转换效率相对较高等特点来实现软体机器人的自供能。
进一步地，透明导电薄膜电极41所用材料为氧化铟锡（ITO）或氟掺杂氧化锡（FTO)，是光伏发电系统模块4的最外部结构，具有透光性好等特点，可以传输和收集电子；电子传输层42是致密的二氧化钛（TiO2）；钙钛矿光伏吸光层43由有机无机杂化钙钛矿薄膜材料制成，其结构为蜂窝状介孔结构，有助于增加其稳定性；空穴传输层44是Sprio-OMeTAD（2,2',7,7'-四 [N,N-二 (4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴）；电池底金属电极45所用材料为金（Au）或银（Ag）。
进一步地，光伏发电系统模块4和驱动模块31之间还设置有ecoflex绝缘层。电路控制模块2、驱动模块31、ecoflex绝缘层、光伏发电系统模块4依次向上堆叠，彼此之间通过粘连剂粘连。
综上所述，本发明所述软体机器人的电路设计具体包括：储能装置23与充电控制器24通过蛇形导线进行连接；储能装置23与电压控制器25通过蛇形导线进行连接；储能装置23与开关控制器26通过蛇形导线进行连接；电压控制器25与驱动控制系统模块3中驱动模块31的第一电极311和第二电极313通过蛇形导线进行连接；开关控制器26与驱动控制系统模块3中控制模块32的电粘合片321通过蛇形导线进行连接；充电控制器24与光伏发电系统模块4中的电池底金属电极45通过蛇形导线进行连接，如图5所示。
本实施例中，负载安装模块5为类网兜状结构，负载安装模块5通过粘连剂粘连在柔性框架1上，且负载安装模块5位于柔性框架1的下方，即负载安装模块5置于机器人整体结构的下方。
进一步地，负载安装模块5设置有开口，开口为抽绳设计，可在装入负载物之后利用抽绳对其进行密封。
优选地，负载安装模块5所用材料为尼龙或聚酰亚胺，可以通过纺织技术制备呈类网兜状结构的负载安装模块5。应当理解的是，负载安装模块5也可以选择其他能够拉伸的柔性材料。
本实施例中，软体机器人的作业方式具体为：在有光条件下，光伏发电系统模块4工作提供电流，将产生的电能存储在电路控制模块2的储能装置23中，如此可以使得软体机器人即使在完全黑暗的环境中，由于储能装置23的存在，软体机器人也有一定的续航能力。储能装置23通过电压控制器25和开关控制器26给驱动控制系统模块3提供外加电场，在外加电场的作用下电粘合片321与爬行地面产生吸附，撤去外加电场后与爬行地面分离，从而实现软体机器人的停止、前进、后退、转向等工作状态。
具体地，软体机器人向前运动的步骤包括：（1）通过电路控制模块2的电压控制器25对驱动控制系统模块3的柔性压电聚合物复合层312施加正弦波式的激励电场，电压控制器25通过控制激励电场的大小和频率可以控制软体机器人前进的步长和伸缩速度。（2）在激励电场逐渐增大的过程中，基于逆压电效应，柔性压电聚合物复合层312的压电聚合物产生伸长变形；与此同时，通过电路控制模块2的开关控制器26对后脚分布的电粘合片321施加稳定电场，软体机器人的后脚与地面产生吸附，软体机器人的前脚会随着整体的伸长变形向前移动。（3）激励电场逐渐减小的过程中，柔性压电聚合物复合层312会逐渐恢复到原来的长度；与此同时，再通过开关控制器26对前脚分布的电粘合片321施加稳定电场，软体机器人的前脚与地面产生吸附，软体机器人的后脚会随着整体的还原收缩变形向前移动。（4）在软体机器人的伸缩和前后脚的配合中，软体机器人实现稳步前进。即施加激励电场，软体机器人后端部分不动，前端部分向前伸长；随后撤去激励电场，后端部分向前收缩，前端部分不动。软体机器人向后退的原理与向前进的原理相同。
具体地，软体机器人的右转运动步骤包括：（1）在激励电场逐渐增大的过程中，软体机器人的前脚右侧以及后脚的电粘合片321与地面产生吸附。（2）在激励电场逐渐减小的过程中，软体机器人的前脚与地面产生吸附，这就实现了机器人右转的运动。同理，软体机器人的左转运动只需要软体机器人前脚左侧的电粘合片321始终与地面粘合即可实现。
综上所述，在有光条件下，光伏发电系统模块4工作提供电流，通过充电控制器24将产生的电能存于储能装置23。即使在完全黑暗的环境，由于储能装置23的存在，软体机器人也有的一定的续航能力。储能装置23通过电压控制器25和开关控制器26给驱动控制系统模块3提供电场。在电压控制器25给与的激励电场作用下，基于逆压电效应，驱动控制系统模块3的驱动模块31带动软体机器人整体产生伸长形变，同时开关控制器26给予后脚分布的电粘合片321稳定电场，软体机器人后脚与地面产生吸附，前脚会随着整体的伸长形变向前移动。激励电场逐渐减小的过程中，软体机器人的形态开始恢复到原来拱起的状态，同时开关控制器26对前脚分布的电粘合片321施加稳定电场，软体机器人的前脚与地面产生吸附，软体机器人的后脚会随着整体的收缩形变向前移动。通过电压控制器25调节激励电场的大小和频率可以来控制软体机器人前进的步长和伸缩速度。软体机器人的转向运动只需要软体机器人前脚转向侧的电粘合片321始终与地面粘合即可实现。
本发明中的基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人可以通过光伏发电系统模块2获得稳定、效率高的电流；通过驱动控制系统模块3获得前进、转向和负载的能力；通过电路控制模块4来储存电能以及控制运行的速度和方向，实现有光条件下持续性作业能力和无光条件下作业能力。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，其特征在于，所述软体机器人为多层堆叠结构，所述软体机器人包括：
柔性框架（1），包括第一主体部（11）、第三主体部（13）以及设于第一主体部（11）和第三主体部（13）之间的第二主体部（12），所述第二主体部（12）设置有方形通孔，所述第一主体部（11）和所述第三主体部（13）设置有圆形通孔；
电路控制模块（2），内嵌于所述方形通孔内，且所述电路控制模块（2）通过粘连剂与所述第二主体部（12）的内表面粘连，所述电路控制模块（2）包括电路封装层（21）、柔性电路（22）、储能装置（23）、充电控制器（24）、电压控制器（25）和开关控制器（26）；
驱动控制系统模块（3），包括驱动模块（31）和两个控制模块（32），所述驱动模块（31）通过粘连剂粘连在所述电路控制模块（2）的上表面，两个所述控制模块（32）分别内嵌于所述第一主体部（11）和所述第三主体部（13）设置的圆形通孔内；所述驱动模块（31）从上至下依次包括第一电极（311）、柔性压电聚合物复合层（312）和第二电极（313）；所述控制模块（32）包括多个电粘合片（321）；所述电粘合片（321）的上表面和下表面设置有聚酰亚胺膜，所述电粘合片（321）的中间部分设置有柔性圆形铜电极；
光伏发电系统模块（4），安装在所述驱动模块（31）的上表面，所述光伏发电系统模块（4）从上至下依次包括透明导电薄膜电极（41）、电子传输层（42）、钙钛矿光伏吸光层（43）、空穴传输层（44）和电池底金属电极（45）；和
负载安装模块（5），通过粘连剂粘连在所述柔性框架（1）上，且所述负载安装模块（5）位于所述柔性框架（1）的下方，所述负载安装模块（5）为类网兜状结构；
所述储能装置（23）内嵌于所述电路封装层（21），所述储能装置（23）通过粘连剂与所述电路封装层（21）粘连；所述充电控制器（24）通过蛇形导线连接在所述储能装置（23）上；所述充电控制器（24）通过蛇形导线连接所述电池底金属电极（45）；所述电压控制器（25）通过蛇形导线连接在所述储能装置（23）上；所述电压控制器（25）通过蛇形导线连接所述驱动模块（31）的第一电极（311）和第二电极（313）；所述开关控制器（26）通过蛇形导线连接在所述储能装置（23）上；所述开关控制器（26）通过蛇形导线连接所述控制模块（32）的电粘合片（321）。
2.根据权利要求1所述的基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，其特征在于，所述柔性电路（22）采用蛇形结构布置导线。
3.根据权利要求1所述的基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，其特征在于，所述第一电极（311）和所述第二电极（313）的选用材料为钯或金；
所述柔性压电聚合物复合层（312）的基底材料为聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的一种，填充颗粒选用锆钛酸铅、锆钛酸钡、锆钛酸钡-钛酸钡钙具有优良压电性能钙钛矿材料中的一种，填充颗粒的体积分数为10%-30%，填充形状为纳米棒状、纳米纤维和纳米球中的一种。
4.根据权利要求1所述的基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，其特征在于，所述光伏发电系统模块（4）和所述驱动模块（31）之间还设置有ecoflex绝缘层。
5.根据权利要求1所述的基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，其特征在于，所述钙钛矿光伏吸光层（43）的结构为蜂窝状介孔结构。
6.根据权利要求1所述的基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，其特征在于，所述负载安装模块（5）设置有开口，所述开口为抽绳设计。
7.根据权利要求1所述的基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，其特征在于，所述柔性框架（1）所用材质为硅橡胶；
所述电路封装层（21）所用材质为硅橡胶；
所述储能装置（23）选用轻型储能蓄电池；
所述透明导电薄膜电极（41）所用材质为氧化铟锡或氟掺杂氧化锡；
所述电子传输层（42）所用材质为二氧化钛；
所述钙钛矿光伏吸光层（43）由有机无机杂化钙钛矿薄膜材料制成；
所述空穴传输层（44）所用材质为Sprio-OMeTAD；
所述电池底金属电极（45）所用材质为金或银；
所述负载安装模块（5）所用材质为尼龙或聚酰亚胺。
8.根据权利要求1所述的基于光伏和压电材料的自供能微型软体机器人，其特征在于，所述软体机器人无工作状态时，其整体形态呈拱起状。
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