CN114343543A - 一种柔性驱动器和软体爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种柔性驱动器和软体爬行机器人，该柔性驱动器包括：记忆弹簧，被配置为在通电状态下能够进行伸长；两个基座，分别连接于记忆弹簧的两端；介电弹性体套管，套设于记忆弹簧外，并且两端各自与一个基座固定连接，介电弹性体套管包括介电弹性体薄膜以及沿介电弹性体套管的周向间隔分布并且能够进行单独控制的多个电极对，每个电极对包括分别设于介电弹性体薄膜内、外表面的两层柔性电极；在电极对通电的状态下，电极对所夹持的介电弹性体薄膜发生减薄并能够在介电弹性体套管的轴向上伸长。本申请提供的柔性驱动器能够实现直线伸缩运动和多个方向的弯曲运动，灵活性高，并且力和位移的输出性能较好。

Description

一种柔性驱动器和软体爬行机器人

技术领域

本申请属于软体机器人技术领域，特别涉及一种柔性驱动器和软体爬行机器人。

背景技术

软体机器人主要由柔软的、具有弹性的聚合物制成，其具有较高的自由度和较好的生物相容性，在医疗服务、紧急救援、智能制造等方面有着广阔的应用前景。在医疗服务方面，软体机器人可以搭载摄像头等设备进入人体的组织腔道内，在微创或者无创的条件下进行检测或者治疗，能够减少病患的痛苦。

近年来，随着智能材料的快速发展，软体机器人的驱动技术成为软体机器人技术领域的研究热点。相关技术中，用于驱动软体机器人的的智能材料主要有：气动人工肌肉、形状记忆合金、介电弹性体等。由形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA)制成的弹簧借助其形状记忆效应，在电流刺激下，具有良好的力和位移输出性能，能够驱动软体机器人在人体的腔道内移动。然而，SMA弹簧的形状记忆效应存在局限性，单根的SMA弹簧只能实现直线或者弯曲中的一种运动，运动模式单一，灵活性和精度都较差，在人体内迂曲的腔道中移动时容易给患者造成不适甚至创伤。

介电弹性体(Dielectric Elastomers，DE)是一种新型电活性功能材料(Electro-active Polymers，EAPs)，具有柔性好、能量密度高、精度高、响应速度快等优点。介电弹性体包括介电弹性体薄膜以及覆盖于薄膜上、下表面的柔性电极，当介电弹性体两侧的柔性电极被施加电压时，介电弹性体薄膜在静电力的作用下在厚度方向上发生减薄进而驱动软体机器人移动。然而，介电弹性体在形变时输出的力较小，当软体机器人在腔道内受到较大的阻力时，介电弹性体的驱动效果较差，甚至可能无法驱动软体机器人前进。

发明内容

本申请提供了一种柔性驱动器和软体爬行机器人，该柔性驱动器能够实现直线伸缩运动和多个方向的弯曲运动，灵活性高，并且力和位移的输出性能较好。

第一方面，本申请提供一种柔性驱动器，包括：

记忆弹簧，所述记忆弹簧被配置为在通电状态下能够进行伸长；

两个基座，分别连接于所述记忆弹簧的两端；

介电弹性体套管，套设于所述记忆弹簧外，并且两端各自与一个所述基座固定连接，所述介电弹性体套管包括介电弹性体薄膜以及沿所述介电弹性体套管的周向间隔分布并且能够进行单独控制的多个电极对，每个所述电极对包括分别设于所述介电弹性体薄膜内、外表面的两层柔性电极；在所述电极对通电的状态下，所述电极对所夹持的所述介电弹性体薄膜发生减薄并能够在所述介电弹性体套管的轴向上伸长。

本申请提供的柔性驱动器创造性地将记忆弹簧和DE两种智能材料相结合，具体地，DE形成介电弹性体套管套设于记忆弹簧外侧，并且介电弹性体套管的两端和记忆弹簧的两端都与基座固定连接。记忆弹簧和介电弹性体套管在通电时能够在轴向上发生伸长形变，断电时收缩恢复原状，使得柔性驱动器能够实现直线伸缩运动；通过单独控制介电弹性体套管上的电极对，介电弹性体套管还能够发生定向弯曲形变，使得柔性驱动器能够实现多个自由度的弯曲运动，灵活性较高，适用于在人体复杂、迂曲的腔道内进行驱动，不易对患者造成不适或创伤，并且结构简单，满足小型化的需求。当记忆弹簧和介电弹性体套管同时通电时，二者的输出性能相互增益，能够产生较大的形变量，力和位移的输出性能都较好，进而能够提升柔性驱动器的驱动效果。

并且，介电弹性体套管在发生形变时，其电容值的变化与伸长的距离成正比，电容值的大小可以作为反馈信号来调整驱动电压的大小、频率等，进而可以更加精准的控制介电弹性体套管的伸长量，适用于小范围精准进行驱动的场景。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述柔性驱动器未通电的初始状态下，所述记忆弹簧处于压缩状态。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述介电弹性体套管包括多层被所述电极对夹持的所述介电弹性体薄膜，并且所述介电弹性体套管的最外层为所述介电弹性体薄膜。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述介电弹性体套管由介电弹性体层卷绕而形成，所述介电弹性体层包括两层所述介电弹性体薄膜和两层所述柔性电极，并且所述介电弹性体薄膜与所述柔性电极交错层叠设置。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述柔性驱动器还包括设于两个所述基座之间并套设在所述记忆弹簧外侧的支撑弹簧，所述支撑弹簧用于对所述介电弹性体套管的内壁面提供支撑，并且所述支撑弹簧的表面覆盖有绝缘层。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，相邻的两个所述电极对之间的距离大于3mm。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述柔性驱动器还包括用于将所述介电弹性体套管固定至所述基座上的连接套管，所述连接套管套设于所述基座的外周，并由所述介电弹性体薄膜伸出于所述柔性电极的部分构成。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接套管的外周还套设有用于将自身压紧于所述基座上的固定套管。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，每个所述基座上设有通孔，所述通孔与所述介电弹性体套管与所述基座围成的空腔连通，以供连接线缆和作业设备通过。

第二方面，本申请提供一种软体爬行机器人，包括前述第一方面的任一种可能的实现方式所提供的柔性驱动器。

附图说明

图1是本申请实施例提供的柔性驱动器的整体结构示意图；

图2是图1中AA’视角的剖面图；

图3是图2中B处的放大图；

图4是介电弹性体薄膜通电前和通电后的示意图；

图5是本申请实施例提供的介电弹性体套管的部分示意图；

图6是图5中示出的介电弹性体套管的正视图；

图7是本申请实施例提供的介电弹性体层的示意图。

附图标记：

10、介电弹性体套管；101、介电弹性体层；11、介电弹性体薄膜；12、柔性电极；20、记忆弹簧；30、支撑弹簧；40、基座；41、通孔；50、连接套管；60、固定套管；70、导线。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解对本申请的限制。

首先，本申请提供一种柔性驱动器，该柔性驱动器能够实现直线伸缩运动和多个方向的弯曲运动，灵活性高并且力和位移的输出性能较好。

图1是本申请实施例提供的柔性驱动器的整体结示意图，图2是图1中AA’视角的剖面图，如图1和图2所示，本申请实施例提供的柔性驱动器包括记忆弹簧20，两个分别连接于记忆弹簧20的两端的基座40，以及套设于记忆弹簧20外的介电弹性体套管10，且该介电弹性体套管10的两端各自与一个基座40固定连接。

其中，记忆弹簧20被配置为在通电状态下能够进行伸长。该记忆弹簧20由形状记忆合金丝绕制而成，具有SMA的形状记忆效应，当记忆弹簧20通电时，电流通过记忆弹簧20使其升温，当记忆弹簧20的温度达到奥氏体转变完成温度时，记忆弹簧20转变为奥氏体，在自身的长度方向(或者说轴向上)上发生伸长，产生轴向的驱动力，并且记忆弹簧20在升温后发生的形变产生的驱动力较大，输出驱动效果较好。

可选地，记忆弹簧20可以由镍钛基合金、铜基合金或者铁基合金等制成，例如Ni-Ti、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Si、Fe-Pt或者Fe-Mn-Si合金等。

可选地，记忆弹簧20可以是单程记忆弹簧，也可以是双程记忆弹簧，本申请对此不做限定。

图5是本申请实施例提供的介电弹性体套管的部分示意图，图6是图5中示出的介电弹性体套管的正视图，如图5和图6所示，介电弹性体套管10包括介电弹性体薄膜11以及沿介电弹性体套管10的周向间隔分布并且能够进行单独控制的多个电极对，每个电极对包括分别设于介电弹性体薄膜11内、外表面的两层柔性电极12；在电极对通电的状态下，电极对所夹持的介电弹性体薄膜11发生减薄并能够在介电弹性体套管10的轴向上伸长。

在这里，电极对所夹持的介电弹性体薄膜11是指在两层柔性电极12之间，被柔性电极12覆盖、贴合的区域内的介电弹性体薄膜11能够在电极对通电状态下发生减薄，而其他未被柔性电极12覆盖的区域或者电极对未通电的区域内介电弹性体薄膜11保持原状不发生形变。

图4是介电弹性体薄膜通电前和通电后的示意图，如图4所示，介电弹性体薄膜11呈矩形时，对电极对通电施加高压(高压的范围可以为2000V～10000V)，介电弹性体薄膜11会在厚度方向上减薄，面积增大，向四周延伸形变。本申请实施例提供的介电弹性体套管10呈筒状，介电弹性体薄膜11也被卷绕呈筒状，因此，介电弹性体薄膜11在发生减薄时，周向的形变被限制，主要沿着轴向发生伸长形变。在电极对断电后，介电弹性体薄膜11能够恢复原状，即在轴向上缩短。

在本实施例中，每个电极对都可以进行单独控制，即可以独立地对某一个或者几个电极对通电。具体地，每个电极对的两层柔性电极12均引出导线，用于与外部驱动电源连接，从而能够进行独立地控制。

当对介电弹性体套管10周向上的所有的电极对通电时，各个区域的介电弹性体薄膜11均伸长，介电弹性体套管10整体在轴向上伸长；当只对部分电极对通电时，通电区域的介电弹性体薄膜11伸长而其他未通电区域的介电弹性体薄膜11保持不变，介电弹性体套管10上通电的区域能够向未通电的部分弯曲。

通过独立地控制对多个电极对是否通电，可以使得介电弹性体套管10在轴向上发生伸长形变或者发生定向弯曲形变。

如图5所示，相邻的两个电极对之间的间距L大于3mm，例如3mm、5mm、10mm等。相邻的电极对之间保持足够的间隔，可以保证各个电极对之间的电气隔离。优选地，多个电极对之间等间距分布，以能够沿介电弹性体套管10的周向均匀分布。

示例性地，如图5和图6所示，介电弹性体套管10的周向上均匀的分布4个电极对，分别为a电极对、b电极对、c电极对和d电极对，此时，每个电极对对应的介电弹性体套管10的圆心角度数为80°，间隔区域对应的圆心角度数为10°。在使用时，当需要向①方向弯曲时，对b、c电极对同时通电；当需要在③方向弯曲时，对c、d电极对同时通电，实现⑤、⑦方向的弯曲方法与之类似；当需要在②方向上弯曲时，对b、c、d电极对同时通电，当需要向④方向弯曲时，对a、c、d电极对同时通电，实现⑥、⑧方向的弯曲方法与之类似。如此，通过对不同区域的电极对通电，可以实现8个方向的定向弯曲。

在其他实施例中，可以根据实际应用需求，在介电弹性体套管10的周向上分布数量更多或者更少的电极对，例如两个、六个等，本申请对此不做限制。

本申请实施例提供的柔性驱动器既可以沿其轴向发生直线伸长形变(柔性驱动器的轴向也即介电弹性体套管10的轴向)，也可以发生定向弯曲形变。其中，实现直线伸长形变的方式有：

(1)单纯给记忆弹簧20供电，记忆弹簧20发生伸长形变，输出驱动力，推动记忆弹簧20两端连接的基座40相互远离；

(2)单纯给介电弹性体套管10周向上所有的电极对供电，介电弹性体套管10在轴向上伸长，并推动两端的两个基座40相互远离；

(3)同时给记忆弹簧20和所有电极对供电，两个基座40在记忆弹簧20和介电弹性体套管10同时的伸长作用下向相互远离的方向移动。

如果只单纯的对记忆弹簧20和介电弹性体套管10中的一者供电，供电的一者发生伸长时使得基座40移动，进而两个基座40移动也能够拉伸未通电的另一者使其伸长。

示例性地，单纯给记忆弹簧20供电时，记忆弹簧20伸长后使得介电弹性体套管10(也即介电弹性体薄膜11)在轴向上也被拉伸；当记忆弹簧20断电后，两个基座40受到的记忆弹簧20施加的驱动力消失，基座40在被拉伸的介电弹性体薄膜11的张力作用下向相互靠近的方向移动，进而使得记忆弹簧20缩短，恢复伸长前的状态。此时，记忆弹簧20断电后，不必等待温度下降后才能缩短，节约了时间，提高了驱动效率。

在记忆弹簧20和介电弹性体套管10的所有电极对同时被供电时，记忆弹簧20在轴向上伸长导致介电弹性体薄膜11减薄，夹持介电弹性体薄膜11的两层柔性电极12更加靠近，进一步增大了静电力，使得介电弹性体套管10的伸长效果更好，介电弹性体套管10的伸长也能够通过基座40拉伸记忆弹簧20。通过如此设置，能够实现记忆弹簧20和介电弹性体套管10两种驱动件的输出性能的相互增益，使得本申请实施例提供的柔性驱动器的驱动效果更好。

柔性驱动器在工作时，操控者可以选择不同的供电方式以满足不同的应用需求，本申请对此不作限制。

在本申请的实施例中，实现定向弯曲形变的方式有：

(1)单纯给弯曲方向侧的电极对供电，介电弹性体套管10发生弯曲形变(具体地控制方式前文已有详细的描述)；

(2)在(1)的基础上，给记忆弹簧20供电，记忆弹簧20伸长。

介电弹性体套管10发生弯曲形变时，两个基座40也由原来在轴向上相对的状态变为错位状态，进而使得记忆弹簧20也发生弯曲形变，此时，若给记忆弹簧20供电，记忆弹簧20会沿着自身已弯曲的长度方向伸长，给基座40施加驱动力，进一步增加介电弹性体套管10弯曲形变的程度，使得柔性驱动器在弯曲形变时也能够有较好的力和位移的输出性能，提升了驱动效果。

通过上述几种方式，控制记忆弹簧20以及介电弹性体套管10上的电极对的通电与断电，能够实现伸长形变-缩短恢复原状的循环，再利用记忆弹簧20与介电弹性体套管10之间的拮抗作用，使得柔性驱动器能够实现伸缩直线运动和定向弯曲运动。

本申请实施例提供的柔性驱动器创造性地将记忆弹簧20和DE两种智能材料相结合，具体地，DE形成介电弹性体套管10套设于记忆弹簧20外侧，并且介电弹性体套管10的两端和记忆弹簧20的两端都与基座40固定连接。记忆弹簧20和介电弹性体套管10在通电时能够在轴向上发生伸长形变，断电时收缩恢复原状，使得柔性驱动器能够实现直线伸缩运动；通过单独控制介电弹性体套管10上的电极对，介电弹性体套管10还能够发生定向弯曲形变，使得柔性驱动器能够实现多个自由度的弯曲运动，灵活性较高，适用于在人体复杂、迂曲的腔道内进行驱动，不易对患者造成不适或创伤，并且结构简单，满足小型化的需求。当记忆弹簧20和介电弹性体套管10同时通电时，二者的输出性能相互增益，能够产生较大的形变量，力和位移的输出性能都较好，进而能够提升柔性驱动器的驱动效果。

并且，介电弹性体套管10在发生形变时，其电容值的变化与伸长的距离成正比，电容值的大小可以作为反馈信号来调整驱动电压的大小、频率等，进而可以更加精准的控制介电弹性体套管10的伸长量，适用于小范围精准进行驱动的场景。

在本申请的实施例中，在柔性驱动器未通电的初始状态下，记忆弹簧20处于压缩状态。此时，记忆弹簧20和介电弹性体套管10上的所有电极对均未通电，记忆弹簧20可以被视为一种线性弹簧，由于记忆弹簧20被压缩，将释放一定的压缩量，给两端的基座40相互远离的作用力，使得介电弹性体套管10在两端的基座40的作用下在轴向上被拉伸，呈被动拉伸状态，并且记忆弹簧20伸长的趋势和介电弹性体套管10收缩的趋势相互抑制，使得柔性驱动器在未通电时处于平衡的状态。

如果只对介电弹性体套管10上的电极对通电，介电弹性体套管10发生伸长形变，不再抑制记忆弹簧20的伸长趋势，故而记忆弹簧20能够输出一定的作用力，增大介电弹性体套管10的形变量，提升驱动效果。

图3是图2中B处的放大示意图，如图3所示，介电弹性体套管10包括多层被电极对夹持的介电弹性体薄膜11，并且介电弹性体套管10的最外层为介电弹性体薄膜11。

具体地，在介电弹性体套管10的径向方向上，包括多层介电弹性体薄膜11，并且除了最外层的介电弹性体薄膜11，其余每一层的介电弹性体薄膜11的内、外表面都覆盖有柔性电极12，多层柔性电极12交替连接外部驱动电源的正负极，以保证每层介电弹性体薄膜11的内、外表面覆盖的柔性电极12分别为负极和正极，进而能够在静电力的作用下发生减薄。

可选地，介电弹性体薄膜11的层数可以为6～26层。

通过在介电弹性体套管10的径向上设置多层介电弹性体薄膜11，并且都被电极对夹持，能够增大介电弹性体套管10发生形变时输出力的大小；通过改变介电弹性体薄膜11的层数，可以调整输出力的大小，适应于实际不同的应用场景。多层介电弹性体薄膜11之间的层间粘接和摩擦也能够进一步限制介电弹性体套管10在自身的周向上发生形变，并主要在轴向上形变产生驱动，有利于提高驱动效率。

并且，在本实施例中，介电弹性体套管10的最外层为介电弹性体薄膜11，即最外层的介电弹性体薄膜11的外表面没有覆盖柔性电极12。柔性驱动器在人体的腔道内进行驱动时，其外表面可能会接触腔道的内壁，因此不能导电，使介电弹性体套管10的最外层为介电弹性体薄膜11，则不必对介电弹性体套管10额外进行绝缘处理，减少了工艺流程，有利于提高生产效率。

在本申请的实施例中，柔性驱动器还包括设于两个基座40之间并套设在记忆弹簧20外侧的支撑弹簧30，支撑弹簧30用于对介电弹性体套管10的内壁面提供支撑，并且支撑弹簧30的表面覆盖有绝缘层。

在本申请的实施例中，在柔性驱动器未通电的初始状态下，支撑弹簧30也处于压缩状态。具体地，支撑弹簧30由弹簧钢制成，具备弹性但不具有形状记忆效应，支撑弹簧30的直径大于记忆弹簧20的直径。支撑弹簧30在外力(在本实施例中为基座40)的作用下，能够沿着长度方向发生伸缩形变或者弯曲形变，从而不会对记忆弹簧20和介电弹性体套管10的形变造成阻碍。并且，柔性驱动器断电后，支撑弹簧30受到的外力消失，能够迅速恢复原状，进而能够加快介电弹性体套管10和记忆弹簧20恢复原状的速度，有利于提高驱动的效率。

优选地，支撑弹簧30贴合于介电弹性体套管10的最内层设置，以能够对介电弹性体套管10的内壁面提供支撑，进一步地限制介电弹性体套管10在周向(或者说径向)上产生形变，提高轴向形变的输出。

在本申请的实施例中，介电弹性体套管10的最内层为柔性电极12，因此需要在支撑弹簧30的表面覆盖绝缘层，并且支撑弹簧30还能够隔离位于介电弹性体套管10内部的记忆弹簧20与柔性电极12，防止电气连通。优选地，可以对记忆弹簧20的表面也进行绝缘处理。

如图2所示，两个基座40相对的一面上形成有两个环形凹槽，这两个环形凹槽分别用于容纳支撑弹簧30的端部和记忆弹簧20的端部，支撑弹簧30和记忆弹簧20可以通过粘接的方式与基座40固定。

图7是本申请实施例提供的介电弹性体层的示意图，如图7所示，介电弹性体层101包括两层介电弹性体薄膜11和两层柔性电极12，并且介电弹性体薄膜11与柔性电极12交错层叠设置，介电弹性体套管10由介电弹性体层101卷绕而形成。

可选地，介电弹性体薄膜11可以为丙烯酸酯薄膜或者硅橡胶薄膜等；柔性电极12可以为碳膏电极、金粉电极或者银粉电极等。

在本实施例中，介电弹性体层101呈矩形，卷绕后形成圆柱形的介电弹性体套管10。

介电弹性体薄膜11与柔性电极12交错层叠设置，即介电弹性体层101从上至下依次为：柔性电极12、介电弹性体薄膜11、柔性电极12和介电弹性体薄膜11，并且介电弹性体薄膜11之间具有粘性，可以粘接在一起。

示例性地，可以通过滚轮、刷子等工具将柔性电极12涂覆在介电弹性体薄膜11上。在介电弹性体层101的长度方向上，柔性电极12间隔排布，以在卷绕形成介电弹性体套管10后，柔性电极12(电极对)也在介电弹性体套管10的周向上间隔排布。

进一步地，本申请实施例提供的柔性驱动器还包括用于将介电弹性体套管10固定至基座40上的连接套管50，连接套管50套设于基座40的外周，并由介电弹性体薄膜11伸出于柔性电极12的部分构成。如图2所示，连接套管50为虚线框C中的部分。

具体地，介电弹性体薄膜11在介电弹性体套管10的轴向上伸出于柔性电极12，以构成连接套管50，即连接套管50与介电弹性体套管10为一体结构，连接套管50位于在介电弹性体套管10的两端，并且通过自身具备的黏性与基座40粘接，从而将介电弹性体套管10固定至基座40上。

如图7所示，在介电弹性体层101的宽度方向上，介电弹性体薄膜11伸出于柔性电极12的部分m和n在卷绕后形成连接套管50。连接套管50上未设有柔性电极12，故而不会发生形变。

在制备本申请实施例提供的柔性驱动器时，首先将记忆弹簧20和支撑弹簧30呈压缩状态固定在两个基座40之间，形成圆柱体，然后将已制备好的介电弹性体层101卷绕到圆柱体上，可以沿图7中示出的方向卷绕，具体地，柔性电极12以及其覆盖的介电弹性体薄膜11卷绕到支撑弹簧30的外周，形成介电弹性体套管10，未覆盖柔性电极12的介电弹性体薄膜11卷绕到基座40的外周，形成连接套管50。介电弹性体层101可以在圆柱体上卷绕不同的圈数，以调整介电弹性体套管10中介电弹性体薄膜11的层数。

通过上述设置，制备柔性驱动器的工艺、流程都较为简单，实现容易。

具体地，基座40由耐高温树脂材料制成，具有良好的耐高温性能。

如图1和图2所示，连接套管50的外周还套设有用于将自身压紧于基座40上的固定套管60。

示例性地，固定套管60为热缩管，首先将热缩管套设到连接套管50外周此时，热缩管的管径大于连接套管50的管径，再对热缩管进行加热(可以通过热风枪)，使热缩管的管径缩小直至将连接套管50压紧在基座40的外周，使得对介电弹性体套管10的固定更加牢固，并且使得卷绕而成的介电弹性体套管10与连接套管50不会散开。

如图1和图2所示，每个基座40上均设有通孔41，该通孔41沿基座40的轴向延伸并贯通，并且与介电弹性体套管10与基座40围成的空腔连通，以供连接线缆和作业设备通过。

示例性地，作业设备可以是摄像头、夹钳等装置，可以执行成像、采集取样等任务，作业设备可以穿过一个基座40上的通孔41进入介电弹性体套管10内的空腔，并从另一个基座40上通孔41穿出；连接线缆为作业设备的连接线，以及用于向记忆弹簧20和电极对供电的导线70。

并且，该通孔41还用于在卷绕介电弹性体层101时，供支撑体穿过支撑两个基座40。

本申请实施例还提供一种软体爬行机器人，包括前述的实施例所提供的柔性驱动器。

由于本申请实施例提供的软体爬行机器人包括前述的柔性驱动器，因此也具有柔性驱动器对应的有益效果，在此不再赘述。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种柔性驱动器，其特征在于，包括：

记忆弹簧(20)，所述记忆弹簧(20)被配置为在通电状态下能够进行伸长；

两个基座(40)，分别连接于所述记忆弹簧(20)的两端；

介电弹性体套管(10)，套设于所述记忆弹簧(20)外，并且两端各自与一个所述基座(40)固定连接，所述介电弹性体套管(10)包括介电弹性体薄膜(11)以及沿所述介电弹性体套管(10)的周向间隔分布并且能够进行单独控制的多个电极对，每个所述电极对包括分别设于所述介电弹性体薄膜(11)内、外表面的两层柔性电极(12)；

在所述电极对通电的状态下，所述电极对所夹持的所述介电弹性体薄膜(11)发生减薄并能够在所述介电弹性体套管(10)的轴向上伸长。

2.根据权利要求1所述的柔性驱动器，其特征在于，在所述柔性驱动器未通电的初始状态下，所述记忆弹簧(20)处于压缩状态。

3.根据权利要求2所述的柔性驱动器，其特征在于，所述介电弹性体套管(10)包括多层被所述电极对夹持的所述介电弹性体薄膜(11)，并且所述介电弹性体套管(10)的最外层为所述介电弹性体薄膜(11)。

4.根据权利要求3所述的柔性驱动器，其特征在于，所述介电弹性体套管(10)由介电弹性体层(101)卷绕而形成，所述介电弹性体层(101)包括两层所述介电弹性体薄膜(11)和两层所述柔性电极(12)，并且所述介电弹性体薄膜(11)与所述柔性电极(12)交错层叠设置。

5.根据权利要求3所述的柔性驱动器，其特征在于，所述柔性驱动器还包括设于两个所述基座(40)之间并套设在所述记忆弹簧(20)外侧的支撑弹簧(30)，所述支撑弹簧(30)用于对所述介电弹性体套管(10)的内壁面提供支撑，并且所述支撑弹簧(30)的表面覆盖有绝缘层。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的柔性驱动器，其特征在于，相邻的两个所述电极对之间的距离大于3mm。

7.根据权利要求4或5所述的柔性驱动器，其特征在于，所述柔性驱动器还包括用于将所述介电弹性体套管(10)固定至所述基座(40)上的连接套管(50)，所述连接套管(50)套设于所述基座(40)的外周，并由所述介电弹性体薄膜(11)伸出于所述柔性电极(12)的部分构成。

8.根据权利要求7所述的柔性驱动器，其特征在于，所述连接套管(50)的外周还套设有用于将自身压紧于所述基座(40)上的固定套管(60)。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的柔性驱动器，其特征在于，每个所述基座(40)上设有通孔(41)，所述通孔(41)与所述介电弹性体套管(10)与所述基座(40)围成的空腔连通，以供连接线缆和作业设备通过。

10.一种软体爬行机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的柔性驱动器。

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