一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器

1.本发明涉及软体机械手、柔性制造以及空间探索等领域，更具体地，涉及一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器。

背景技术：

2.传统的刚性机器人在工业生产、医疗服务、军事侦察等领域已经有了广泛的应用，但局限于其内在的环境适应性差、噪声大、生物兼容性差等因素，难以应用在如脆弱目标抓取、狭窄空间作业等特殊条件下。近年来，随着新型智能材料的发展，软体机器人得到了广泛的关注和研究，软体机器人采用性能稳定的柔性材料进行加工，能够连续变形，在理论上具有无限自由度，可以在极端、复杂条件下保持高度完整性和稳定性，同时其自身良好的生物兼容性和柔顺性弥补了刚性机器人的不足。
3.形状记忆合金作为近年来发展的智能材料之一，拥有诸多优良性能，具体地，包括超弹性、形状记忆效应、高阻尼等特性，同时能产生一定的伸缩变形。基于上述性能，形状记忆合金被广泛应用于软体驱动器领域，利用形状记忆合金制成的软体驱动器能够集驱动和结构于一体，拥有能量密度高、载重自重比大等优点，但由于形状记忆合金基于热驱动，加热后完全冷却所需时间较长，因此，形状记忆合金的冷却速度直接制约了驱动器的响应速度。此外，虽然软体驱动器能够产生多种运动类型，包括线性运动、弯曲运动和扭转运动等，但现阶段研究的软体驱动器较少能够实现多种运动状态。
4.专利cn11991184a的专利技术公开了一种变刚度软体气动康复手，利用气泵对空腔进行充气加压，从而实现手掌的驱动。然而，加压所需的气压源需要外接气泵，这在一定程度上增加了系统的复杂性，限制了该技术的应用范围。
5.专利cn111264948a的专利技术公开了一种基于形状记忆合金驱动的软体康复手套，主要通过对不同位置的形状记忆合金丝通电和/或停止通电而产生驱动力，从而实现不同关节的弯曲、侧摆。但是其并未考虑形状记忆合金丝的散热问题，导致该软体康复手套的响应速度不佳。
6.专利cn108622352a的专利技术公开了一种基于形状记忆合金驱动器的自主式水下航行器潜浮装置，主要通过形状记忆合金弹簧驱动活塞进行运动，而驱动器仅能输出一维线性运动，运动形式单一，限制了驱动器的应用范围。
7.专利cn113459077a的专利技术公开了一种形状记忆合金软体驱动器，主要通过柔性基底和散热涂层实现形状记忆合金丝的冷却，进而提高驱动器的响应速度。首先，柔性基底大多由高分子聚合物如硅橡胶制成，其本身散热性能较差，即使添加导热填料，导热性能始终有限。聚(n-异丙基丙烯酰胺)水凝胶在溶胀模态下含水量达90％以上，而水具有很大的潜热，远高于一般的相变材料，当水凝胶受热时，其内部的水分蒸发带走大量的热量，冷却时又能从空气中吸收散失的水分，具有显著的稳定性和高冷却性能，相对高分子聚合物组成的柔性基底，聚(n-异丙基丙烯酰胺)水凝胶构成的凝胶包裹层在冷却性能上更加优异，并且凝胶包裹层在蒸发散热过程中，水分散失导致体积收缩，通过粘附不同热响应性能
的柔性包裹层可以产生弯曲力，进而为驱动器提供驱动力。其次，该专利提出的形状记忆合金软体驱动器，仅能输出弯曲运动，运动形式单一，限制了驱动器的应用范围。最后，该专利采用5v电压持续通电对形状记忆合金丝进行激活，相较脉冲激活，驱动时间更长，产生的热量更多。

技术实现要素：

8.本发明提供了一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，旨在解决上述技术问题，改善形状记忆合金驱动器响应速度慢、驱动力不足、运动形式单一等问题，实现驱动器的多模态运动，为设计形状记忆合金软体驱动器提供全新的思路。
9.本发明的目的通过下述技术方案来实现：
10.一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，包括凝胶包裹层、驱动模块、柔性包裹层，所述驱动模块封装在凝胶包裹层内部；所述柔性包裹层粘附于凝胶包裹层底端。
11.所述驱动模块包括固定板、弹性基板、导热绝缘薄膜、形状记忆合金丝；所述弹性基板设置在驱动模块的中位面上；所述固定板共四块，分别设置在弹性基板上下表面的两端，通过粘结固定连接，每块固定板上设有两个定位孔；所述定位孔位于固定板中位面上；所述形状记忆合金丝从固定板的一个定位孔开始，沿着弹性基板的长度穿过两个定位孔的距离连接到另一块固定板的定位孔上，在同一水平面内整体呈x型排布；所述导热绝缘薄膜裹覆在形状记忆合金丝表面。
12.所述形状记忆合金丝的数量为四根，且每根形状记忆合金丝对弹性基板的偏心率相同；所述形状记忆合金丝一固设于定位孔一和定位孔三之间；所述形状记忆合金丝二固设于定位孔二和定位孔四之间；所述形状记忆合金丝三固设于定位孔五和定位孔七之间；所述形状记忆合金丝四固设于定位孔六和定位孔八之间。
13.所述凝胶包裹层表面设有网格槽，有效增加表面粗糙度。
14.优选地，所述凝胶包裹层的材料为高散热比、质地柔软、热响应性能良好的聚(n-异丙基丙烯酰胺)水凝胶。
15.优选地，所述柔性包裹层的材料为质地柔软、机械性能良好的硅胶。
16.优选地，所述固定板的材料为印刷电路板。
17.优选地，所述弹性基板的材料为聚氯乙烯板。
18.优选地，所述导热绝缘薄膜柔性良好，具有高电绝缘性和高导热性，所述导热绝缘薄膜的材料为氟化石墨烯薄膜。
19.通过对不同位置的形状记忆合金丝进行通断电操作，令形状记忆合金丝发生相变并产生驱动力，可以实现软体驱动器的多模态驱动；当对形状记忆合金丝一和形状记忆合金丝二进行通电时，其温度升高、长度收缩并产生变形力，该变形力的扭矩相互抵消，产生的弯矩使得驱动器向顶面弯曲；当对形状记忆合金丝三和形状记忆合金丝四进行通电时，产生变形力的扭矩相互抵消，驱动器在弯矩作用下向底面弯曲；当对形状记忆合金丝一和形状记忆合金丝四或形状记忆合金丝二和形状记忆合金丝三进行通电时，产生变形力的弯矩相互抵消，驱动器在变形力的扭矩作用下做扭转运动；当对单根形状记忆合金丝进行通电时，驱动器将在变形力的弯矩和扭矩共同作用下做弯扭组合运动；停止加热形状记忆合金丝时，形状记忆合金丝温度降低，变形力消失，驱动器逐渐恢复至初始状态。此外，由于弹
性基板具有一定的弹性，能够在冷却过程中提供一定回复力，加速驱动器从其他状态向初始状态的转变。
20.该软体驱动器采用毫秒级电脉冲进行通电加热，形状记忆合金丝在加热过程中，一部分能量转化为形状记忆合金丝的内能和相变潜热，另一部分能量通过与环境发生热交换进行耗散，凭借快速脉冲加热，即利用给定的电源电压在毫秒范围内产生电脉冲对驱动器进行通电加热，可以令形状记忆合金丝快速达到相变温度并开始驱动，减少与环境热交换耗散的能量，在节能的同时提高驱动器的响应速度。
21.当对形状记忆合金丝进行通电加热时，一部分能量转化为形状记忆合金丝的内能和相变潜热，另一部分能量通过与凝胶包裹层发生热交换进行耗散，热交换使得凝胶包裹层的温度急剧上升，当温度超过临界溶解温度时，凝胶包裹层将以蒸发的形式向外释放自由水并带走大量热量，能够有效提高形状记忆合金丝的冷却速度，进而加快驱动器的响应速度。在蒸发脱水过程中，凝胶包裹层由于失水导致体积发生骤变，而柔性包裹层体积相对不变，上下包裹层体积变化差导致驱动器向一侧产生弯曲变形，在形状记忆合金丝驱动的基础上，进一步提高了响应速度且增加了驱动器的变形程度。当驱动器停止工作时，凝胶包裹层能够从周围空气中补充蒸发散失的水分，使驱动器恢复至初始状态。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.1、本发明为软体驱动器，集驱动和结构为一体，结构简洁紧凑，驱动无噪声，环境适应性强，生物兼容性好。
24.2、本发明采用形状记忆合金作为驱动元件，能量密度高，输出力大，载重自重比大。
25.3、本发明能够实现多模态驱动，包括弯曲、扭转以及弯扭组合，拓展了驱动器的应用范围。
26.4、本发明采用水凝胶作为凝胶包裹层，质地柔软、性能稳定，可以实现高效的蒸发散热，同时还能从周围空气中吸收散失的水分，极大程度的提高了形状记忆合金的冷却速度，进而改善驱动器的响应速度。在蒸发散热时，水分散失导致凝胶包裹层体积缩小，由于底端粘附的柔性包裹层体积相对不变，两包裹层的体积变化差导致驱动器向一侧产生弯曲，因此，凝胶包裹层还能为驱动器提供一定的驱动力。
27.5、本发明采用氟化石墨烯薄膜作为导热绝缘薄膜，具有高电绝缘性和高导热性，将其裹覆在形状记忆合金丝表面，在保证使用安全的前提下，能够加速形状记忆合金丝的热量散失，进而提高驱动器的响应速度。
28.6、本发明的制作成本低，制作工艺简单，便于生产应用。
附图说明
29.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
30.图1是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的初始状态图。
31.图2是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的包裹层图。
32.图3是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的驱动模块图。
33.图4是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的驱动模块侧视图。
34.图5是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的制造流程图。
35.图6是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的模具框架图。
36.图7是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的顶面弯曲状态图。
37.图8是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的底面弯曲状态图。
38.图9是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的扭转状态图。
39.图10是本发明多模态形状记忆合金软体驱动器的弯扭组合状态图。
40.图中示出：1-凝胶包裹层，2-驱动模块，3-柔性包裹层，21-固定板，211-定位孔，2111-定位孔一，2112-定位孔二，2113-定位孔三，2114-定位孔四，2115-定位孔五，2116-定位孔六，2117-定位孔七，2118-定位孔八，22-弹性基板，23-导热绝缘薄膜，24-形状记忆合金丝，241-形状记忆合金丝一，242-形状记忆合金丝二，243-形状记忆合金丝三，244-形状记忆合金丝四。
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.以下结合附图对本发明的形状记忆合金软体驱动器以及其制造方法进行说明。
43.实施例一
44.参见图1，一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，包括凝胶包裹层1、驱动模块2、柔性包裹层3；所述驱动模块2封装在凝胶包裹层1内部；所述柔性包裹层3粘附于凝胶包裹层1底端。
45.所述驱动模块2包括固定板21、弹性基板22、导热绝缘薄膜23、形状记忆合金丝24；所述弹性基板22设置在驱动模块2的中位面上；所述固定板21共四块，分别设置在弹性基板22上下表面的两端，通过粘结固定连接，每块固定板21上设有两个定位孔211；所述定位孔211位于固定板21中位面上；所述形状记忆合金丝24从固定板21的一个定位孔211开始，沿着弹性基板22的长度穿过两个定位孔211的距离连接到另一块固定板21的定位孔211上，在同一水平面内整体呈x型排布；所述导热绝缘薄膜23裹覆在形状记忆合金丝24表面。
46.本实施例形状记忆合金软体驱动器，适用于软体机械手、柔性制造等领域，可以实现驱动器的弯曲、扭转以及弯扭组合模态运动，并通过水凝胶蒸发脱水的形式加速驱动器散热，具有驱动效率高、制造成本低、运动形式多样等特点。
47.实施例二
48.参见图1和图2，在上述实施例中，所述凝胶包裹层1的材料为高散热比、质地柔软、热响应性能良好的聚(n-异丙基丙烯酰胺)水凝胶。
49.所述柔性包裹层3的材料为质地柔软、机械性能良好的硅胶。
50.所述固定板21的材料为印刷电路板。
51.所述弹性基板22的材料为聚氯乙烯板。
52.所述导热绝缘薄膜23柔性良好，具有高电绝缘性和高导热性，所述导热绝缘薄膜23的材料为氟化石墨烯薄膜。
53.所述软体驱动器采用毫秒级电脉冲进行通电加热，形状记忆合金丝24在加热过程中，一部分能量转化为形状记忆合金丝24的内能和相变潜热，另一部分能量通过与环境发生热交换进行耗散，凭借快速脉冲加热，即利用给定的电源电压在毫秒范围内产生电脉冲对驱动器进行通电加热，可以令形状记忆合金丝24快速达到相变温度并开始驱动，减少与环境热交换耗散的能量，在节能的同时提高驱动器的响应速度。
54.本实施例形状记忆合金软体驱动器在使用时，采用毫秒级电脉冲对软体驱动器进行通电加热，在加快驱动器响应速度的同时，提高能量利用率，减少多余热量的产生。在通电加热过程中，累积的热量通过凝胶包裹层向外耗散，本实施例采用聚(n-异丙基丙烯酰胺)水凝胶作为凝胶包裹层，利用蒸发的形式向外释放自由水并带走大量热量，能够有效提高形状记忆合金丝的冷却速度，进而加快驱动器的响应速度。
55.实施例三
56.一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，如图1所示，包括凝胶包裹层1、驱动模块2、柔性包裹层3；所述驱动模块2封装在凝胶包裹层1内部；所述柔性包裹层3粘附于凝胶包裹层1底端。
57.所述驱动模块2包括固定板21、弹性基板22、导热绝缘薄膜23、形状记忆合金丝24；所述弹性基板22设置在驱动模块2的中位面上；所述固定板21共四块，分别设置在弹性基板22上下表面的两端，通过粘结固定连接，每块固定板21上设有两个定位孔211；所述定位孔211位于固定板21中位面上；所述形状记忆合金丝24从固定板21的一个定位孔211开始，沿着弹性基板22的长度穿过两个定位孔211的距离连接到另一块固定板21的定位孔211上，在同一水平面内整体呈x型排布；所述导热绝缘薄膜23裹覆在形状记忆合金丝24表面。
58.参见图2，所述凝胶包裹层1的材料可以为高散热比、质地柔软、热响应性能良好的聚(n-异丙基丙烯酰胺)水凝胶，也可以为其它力学性能良好、稳定性好、质地柔软、热响应性能优异、高散热比的凝胶材料，所述凝胶包裹层1表面设有网格槽，可以有效增加驱动器表面粗糙度，为驱动器在软体移动机器人和柔性抓持等方面的应用提供有利条件。
59.所述柔性包裹层3质地柔软、力学性能良好、稳定性好，所述柔性包裹层3的材料可以为硅胶，也可以是其他合适的材料。
60.所述固定板21用于约束形状记忆合金丝24，所述固定板21的材料为印刷电路板，也可以是亚克力板等满足条件的材料。
61.所述弹性基板22具有一定的弹性，可以在形状记忆合金丝24冷却时提供恢复力，所述弹性基板22的材料可以为聚氯乙烯板，也可以是其他任意合适材料。
62.所述导热绝缘薄膜23柔性良好，具有高电绝缘性和高导热性，所述导热绝缘薄膜23的材料可以为氟化石墨烯薄膜，也可以是其他导热性能良好且绝缘的柔性薄膜材料。
63.参见图3和图4，所述形状记忆合金丝24的数量为四根，且每根形状记忆合金丝24对弹性基板22的偏心率相同；所述形状记忆合金丝一241固设于定位孔一2111和定位孔三2113之间；所述形状记忆合金丝二242固设于定位孔二2112和定位孔四2114之间；所述形状记忆合金丝三243固设于定位孔五2115和定位孔七2117之间；所述形状记忆合金丝四244固
设于定位孔六2116和定位孔八2118之间。
64.参见图5，所述的一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器的制造流程可以分为五部分。
65.首先，将四块相同尺寸的固定板21粘结在弹性基板22上下表面的两端。
66.其次，排布形状记忆合金丝24的位置，将形状记忆合金丝24从固定板21的一个定位孔211开始，沿着弹性基板22的长度穿过两个定位孔211的距离连接到另一块固定板21的定位孔211上，在同一水平面内整体呈x型排布，且单根形状记忆合金丝24在定位孔211两端做固定约束。
67.再次，将制作完成的驱动模块2放置在如图6所示的模具中，往模具中加入n-异丙基丙烯酰胺混合溶液至完全浸没驱动模块2，在室温下静置一段时间等待凝胶包裹层1的形成。
68.从次，将充分搅拌并在真空箱中进行抽气泡处理后的硅胶液体浇筑在模具中，在室温下等待硅胶固化形成柔性包裹层3。
69.最后，进行脱模，脱模处理后可获得所需的多模态形状记忆合金软体驱动器。
70.以下结合图7-图10对软体驱动器的不同驱动状态进行介绍。
71.本发明的多模态形状记忆合金软体驱动器在使用时，将电流通入不同位置的形状记忆合金丝24中，改变形状记忆合金丝24的温度，使形状记忆合金丝24进行相变产生相应驱动力，由于形状记忆合金丝24通过定位孔211约束在固定板21之间，产生的驱动力在固定板21限制下带动粘附在固定板21中位面的弹性基板22产生变形运动，从而实现软体驱动器的多模态驱动；当对形状记忆合金丝一241和形状记忆合金丝二242进行通电时，形状记忆合金丝一241和形状记忆合金丝二242产生大量焦耳热导致温度升高，内部逐渐由马氏体相转变为奥氏体相，长度收缩并产生变形力，该变形力的扭矩相互抵消，产生的弯矩使得驱动器向顶面弯曲，呈现如图7所示的状态；当对形状记忆合金丝三243和形状记忆合金丝四244进行通电时，其内部逐渐由马氏体相转变为奥氏体相，长度收缩并产生变形力，该变形力的扭矩相互抵消，产生的弯矩使得驱动器向底面弯曲，呈现如图8所示的状态；当对形状记忆合金丝一241和形状记忆合金丝四244或形状记忆合金丝二242和形状记忆合金丝三243进行通电时，产出的变形力弯矩相互抵消，驱动器在变形力扭矩作用下做扭转运动，呈现如图9所示的状态。当对单根形状记忆合金丝24进行通电时，驱动器在变形力弯矩和扭矩共同作用下做弯扭组合运动，呈现如图10所示的状态；停止加热形状记忆合金丝24，在冷却过程中，形状记忆合金丝24内部逐渐从奥氏体相恢复为马氏体相，形状记忆合金丝24长度恢复至初始状态，加热产生的变形力消失，驱动器逐渐恢复成初始状态，此外，由于弹性基板22具有一定的弹性，能够在冷却过程中提供一定回复力，加速驱动器从其他状态向初始状态的转变，最终呈现如图1所示的状态。
72.本发明的多模态形状记忆合金软体驱动器采用毫秒级电脉冲进行通电加热，形状记忆合金丝24在加热过程中，一部分能量转化为形状记忆合金丝24的内能和相变潜热，另一部分能量通过与环境发生热交换进行耗散，凭借快速脉冲加热，即利用给定的电源电压在毫秒范围内产生电脉冲对驱动器进行通电加热，可以令形状记忆合金丝24快速达到相变温度并开始驱动，减少与环境热交换耗散的能量，在节能的同时提高驱动器的驱动速度。具体地，根据形状记忆合金丝24的相变温度和驱动器的输出力决定电脉冲信号的电压和占空
比。
73.此外，当对形状记忆合金丝24通电加热时，一部分能量转化为形状记忆合金丝24的内能和相变潜热，另一部分能量通过与凝胶包裹层1发生热交换进行耗散，热交换使得凝胶包裹层1的温度急剧上升，当温度超过临界溶解温度时，凝胶包裹层1将以蒸发的形式向外释放自由水并带走大量热量，能够有效提高形状记忆合金丝24的冷却速度，进而加快驱动器的响应速度。在蒸发脱水过程中，凝胶包裹层1由于失水体积导致发生骤变，而柔性包裹层3体积相对不变，上下包裹层体积变化差导致驱动器向一侧产生弯曲变形，在形状记忆合金丝24驱动的基础上，进一步提高了响应速度且增加了驱动器的变形程度。当驱动器停止工作时，凝胶包裹层1能够从周围空气中补充蒸发散失的水分，使驱动器恢复至初始状态。
74.根据以上结合图1-图10的介绍可知，本实施例形状记忆合金软体驱动器基于形状记忆合金丝的形状记忆效应，通过固定板限制形状记忆合金丝的变形运动，以通电加热和/或断电冷却不同位置形状记忆合金丝的方式，令驱动模块产生变形，从而带动凝胶包裹层运动，实现软体驱动器的弯曲、扭转以及弯扭组合模态运动。本实施例形状记忆合金软体驱动器，采用毫秒级电脉冲对驱动器进行通电加热，凭借快速脉冲加热，可以令形状记忆合金丝快速达到相变温度并开始驱动，减少多余热量的生成，在节能的同时提高驱动器的响应速度。同时，采用聚(n-异丙基丙烯酰胺)水凝胶作为凝胶包裹层，以蒸发的形式向外释放自由水并带走大量热量，从而加速形状记忆合金丝的冷却，在蒸发脱水过程中，凝胶包裹层的体积发生骤变，柔性包裹层由于热响应性差，其体积相对不变，上下包裹层体积变化差将导致驱动器向一侧产生弯曲变形，在形状记忆合金丝驱动的基础上，进一步提高了响应速度且增加了驱动器的变形程度。当驱动器冷却时，凝胶包裹层能够从周围空气中补充蒸发散失的水分，使驱动器恢复至初始状态。本实施例形状记忆合金软体驱动器具有驱动效率高、制造成本低、运动形式多样等特点，适用于软体机械手、柔性制造等领域。
75.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

1.一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，包括凝胶包裹层(1)、驱动模块(2)、柔性包裹层(3)，其特征在于，所述驱动模块(2)封装在凝胶包裹层(1)内部；所述柔性包裹层(3)粘附于凝胶包裹层(1)底端。2.根据权利要求1所述的快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，其特征在于，所述驱动模块(2)包括固定板(21)、弹性基板(22)、导热绝缘薄膜(23)、形状记忆合金丝(24)；所述弹性基板(22)设置在驱动模块(2)的中位面上；所述固定板(21)共四块，分别设置在弹性基板(22)上下表面的两端，通过粘结固定连接，每块固定板(21)上设有两个定位孔(211)；所述定位孔(211)位于固定板(21)中位面上；所述形状记忆合金丝(24)从固定板(21)的一个定位孔(211)开始，沿着弹性基板(22)的长度穿过两个定位孔(211)的距离连接到另一块固定板(21)的定位孔(211)上，在同一水平面内整体呈x型排布；所述导热绝缘薄膜(23)裹覆在形状记忆合金丝(24)表面。3.根据权利要求1所述的快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，其特征在于，所述形状记忆合金丝(24)的数量为四根，且每根形状记忆合金丝(24)对弹性基板(22)的偏心率相同；所述形状记忆合金丝一(241)固设于定位孔一(2111)和定位孔三(2113)之间；所述形状记忆合金丝二(242)固设于定位孔二(2112)和定位孔四(2114)之间；所述形状记忆合金丝三(243)固设于定位孔五(2115)和定位孔七(2117)之间；所述形状记忆合金丝四(244)固设于定位孔六(2116)和定位孔八(2118)之间。4.根据权利要求1所述的快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，其特征在于，所述凝胶包裹层(1)表面设有网格槽，有效增加表面粗糙度。5.根据权利要求1-4中任一项所述的快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，其特征在于，所述凝胶包裹层(1)的材料为聚(n-异丙基丙烯酰胺)水凝胶。6.根据权利要求1-4中任一项所述的快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，其特征在于，所述柔性包裹层(3)的材料为硅胶。7.根据权利要求1-4中任一项所述的快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，其特征在于，所述固定板(21)的材料为印刷电路板。8.根据权利要求1-4中任一项所述的快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，其特征在于，所述弹性基板(22)的材料为聚氯乙烯板。9.根据权利要求1-4中任一项所述的快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，其特征在于，所述导热绝缘薄膜(23)柔性良好，具有高电绝缘性和高导热性，所述导热绝缘薄膜(23)的材料为氟化石墨烯薄膜。

技术总结

本发明涉及一种快速响应的多模态形状记忆合金软体驱动器，包括凝胶包裹层、驱动模块、柔性包裹层，其中驱动模块封装在凝胶包裹层内部，柔性包裹层粘附于凝胶包裹层底端。驱动模块包括固定板、弹性基板、导热绝缘薄膜、形状记忆合金丝。固定板共四块，分别设置在弹性基板上下表面的两端，每块固定板上设有两个定位孔。形状记忆合金丝约束在两个定位孔之间，在同一水平面内整体呈X型排布，导热绝缘薄膜裹覆在形状记忆合金丝表面。本发明基于形状记忆效应，可以实现驱动器的弯曲、扭转以及弯扭组合模态运动，并通过水凝胶蒸发脱水的形式加速驱动器散热，具有驱动效率高、制造成本低、运动形式多样等特点，适用于软体机械手、柔性制造等领域。等领域。等领域。