(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211116388.2 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 湖南大学 地址 410082 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路1号 (72)发明人 赵岩　姜潮　朱翰林　王源　 葛杨文　 (74)专利代理 机构 北京律谱知识产权代理有限 公司 11457 专利代理师 黄云铎 (51)Int.Cl. B25J 9/06(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种磁控仿 蛇鳞软驱动器及其制造方法 (57)摘要 本发明公开了一种磁控仿蛇鳞软驱动器， 包 括磁控仿蛇鳞软驱动器本体和磁场发生器； 磁控 仿蛇鳞软驱动器本体为一系列规律分布圆弧形 平面剪痕的磁弹性体薄片， 磁弹性体 薄片中由圆 弧形平面剪痕形成的扇形鳞片混入磁性颗粒； 磁 性颗粒在第一磁场中被磁化 以使磁控仿蛇鳞软 驱动器本体的所有扇形鳞片被编程获得非均匀 的磁畴分布， 从而在均匀磁场中会发生面外翘曲 和沿长度方向膨胀变形； 磁场发生器用于向磁控 仿蛇鳞软驱动器本体施加第二磁场， 以使磁弹性 体薄片的所有扇形鳞片由水平状态变化为面外 翘曲的弯曲状态， 同时磁控仿蛇鳞软驱动器本体 沿长度方向膨胀变形。 本发明还公开了一种磁控 仿蛇鳞软驱动器的制造方法。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115416009 A 2022.12.02 CN 115416009 A 1.一种磁控仿蛇鳞软驱动器， 包括磁控仿蛇鳞软驱动器本体和磁场发生器； 磁控仿蛇鳞软驱动器本体为一系列规律分布圆弧形平面剪痕的磁弹性体薄片， 磁弹性 体薄片中由圆弧形平面剪痕形成的扇形鳞片混入磁性颗粒； 磁性颗粒在第一磁场中被磁化 以使磁控仿蛇鳞软驱动器本体的所有扇形鳞片 被编程获得非均匀的磁畴分布， 从而在均匀 磁场中会发生 面外翘曲和沿长度方向膨胀变形； 磁场发生器用于向磁控仿蛇鳞软驱动器本体施加第 二磁场， 以使磁弹性体薄片的所有 扇形鳞片由水平状态变化为面外翘曲的弯曲状态， 同时磁控仿蛇鳞软驱动器本体沿长度方 向膨胀变形。 2.根据权利要求1所述的一种磁控仿蛇鳞软驱动器， 其特征在于： 磁控仿蛇鳞软驱动器 本体至少包括沿长度方向设置的四组扇形鳞片， 所有扇形鳞片在第二磁场中均沿同一方向 发生面外翘曲， 类似于蛇皮肤表面鳞片的翘起状态。 3.根据权利要求1或2所述的一种磁控仿蛇鳞软驱动器， 其特征在于： 第一磁场为脉冲 磁场， 第二磁场为均匀磁场。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的一种磁控仿蛇鳞软驱动 器， 其特征在于： 当施加第二 磁场时， 磁控仿蛇鳞软驱动器本体膨胀变形后向后的摩擦系 数大于向前的摩擦系 数， 将发 生向前的膨胀运动； 当撤销磁场后， 磁控仿蛇鳞软驱动器本体恢复形变的过程中， 能够在自 身收缩和各向异性摩擦系数的作用下模仿蛇驱动鳞片继续向前收缩爬行运动。 5.根据权利要求1 ‑4任一项所述的一种磁控仿蛇鳞软驱动 器， 其特征在于： 磁控仿蛇鳞 软驱动器本体采用软 材料、 3D打印和激光切割技 术制造而成； 软材料可以选用硅胶基弹性材料作为基体材料， 之后在该基体材料中添加汝铁硼磁性 颗粒， 含量为1 ‑80wt％， 并使用添加汝铁硼磁性颗粒后的硅胶基弹性材料进行磁弹性体薄 片的3D打印和激光切割制成磁控仿蛇鳞软驱动器本体。 6.一种根据权利要求1 ‑5任一项所述的磁控仿蛇鳞软驱动器的制造方法， 该 方法包括： 步骤1， 采用磁活性可编程软 材料和3D打印技 术制成磁弹性体薄片并高温下固化； 步骤2， 将固化后的磁弹性体薄片使用激光切割技术在上面切割出一系列规则分布的 圆弧形平面剪痕， 并在左右两端保留一定 长度作为被夹持部位； 步骤3， 将切割后在磁弹性体薄片夹持在单轴拉伸装置上面沿其长度方向拉伸一定距 离， 薄片上的扇形鳞片由于拉伸产生的面外屈曲力的作用会向外 翘起； 步骤4， 将拉伸变形后的磁弹性体薄片放置 于第一磁场下磁化至 饱和； 步骤5， 将磁弹性体薄片 从单轴拉伸装置上面取下， 并切分磁弹性体薄片以制成磁控仿 蛇鳞软驱动器本体。 7.根据权利要求6所述的磁控仿蛇鳞软驱动器的制造方法， 其特征在于： 所述步骤1中， 3D打印技术采用柔性复合材料油墨的墨水直写3D打印技术， 其中挤出气压为100 ‑300kpa， 移动速度为15 ‑40mm/s， 填充密度为90％。 8.根据权利要求6或7任一项所述的磁控仿蛇鳞软驱动器的制造方法， 其特征在于： 所 述步骤2中， 设定 圆弧形平面剪痕 的半径为3.5mm， 弧长为6.5mm， 剪痕的厚度为0.2mm， 同行 相邻圆弧的距离为2mm， 同列相邻距离为4mm， 相邻交错圆弧的圆心之间的距离为4mm  x  2mm， 弹性体网格薄片的厚度为0.5m m。 9.根据权利要求6 ‑8任一项所述的磁控仿蛇鳞软驱动器的制造方法， 其特征在于： 所述权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115416009 A 2步骤3中， 采用现有的单轴拉伸装置对切割后在磁弹性体薄片进行拉伸， 拉伸的总长度为 8mm， 夹持区域的位置 分别位于对应磁弹性体薄片的左右两端， 长度均为5 mm左右， 左右两端 的夹持区域覆盖磁弹性体薄片的整条边， 拉伸过程完成之后， 用固定装置将获得的拉伸应 变稳定的保持住。 10.根据权利要求6 ‑9任一项所述的磁控仿蛇鳞软驱动器的制造方法， 其特征在于： 所 述步骤4中， 将拉伸后的磁弹性体薄片以及单轴拉伸装置放入充磁机的充磁线圈内部， 设定 充磁机的电压为1200V， 对应充磁线圈里面的磁场大小为1 ‑4T， 优选为3T， 将磁场在短时间 内瞬间释放即可完成磁弹性体薄片的磁化编程过程。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115416009 A 3