[发明专利]一种刚性柔性可切换的机械手

权利要求书

1.一种刚性柔性可切换的机械手，包括弹性高分子机械手，弹性高分子机械手内部设置有流体管道，控温流体通过流体管道进入弹性高分子机械手内部，液态金属材料通过另一流体管道进入弹性高分子机械手内部，或者，液态金属材料位于弹性高分子机械手内部的腔室内，通过制冷模块与加热模块降低或升高控温流体以及液态金属填充材料的温度，使液态金属填充材料在固态与液态之间进行相变切换，利用流体泵将液态金属填充材料以及控温流体泵送至弹性高分子机械手内部，其特征在于，所述流体泵将控温流体和液态金属填充材料泵送至弹性高分子机械手内部，改变机械手内部的温度从而使得机械手弯曲或舒展，其通过接收控制模块的指令，对流动速度进行调节。

2.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手，其特征在于，所述弹性高分子机械手所用材料为硅胶、橡胶、硅橡胶或其他弹性聚合物材料，具有多个手指状结构，在内部填充压力或外力作用下能够发生形变；内部有流体管道以及多个沿机械手臂长度方向排列的腔室。

3.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手，其特征在于，所述液态金属填充材料随着温度在熔点附近的变化，能够在低温下变为固体，具有满足机械手抓握要求的刚性及强度，同时在高温下变为液体，能够自由流动；液态金属填充材料包括熔点在300摄氏度以下的低熔点金属或合金，金属成分是镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、铜、银、金、汞、钠、钾、镁、铝、铁、钴、镍、锰、钛、钒中的一种或多种，其形式是金属单质、合金或者金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体，密封在弹性高分子机械手内部，或者经流体管道利用流体泵进入或流出弹性高分子机械手内部。

4.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手，其特征在于，所述控温流体为具有一定比热容的流体物质，通过流体泵的作用经流体管道进入弹性高分子机械手内部，通过热交换作用对液态金属填充材料进行加热或冷却。

5.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手，其特征在于，所述流体管道，位于弹性高分子机械手的内部且连通了弹性高分子机械手内部的腔室，管道与流体泵相连，在流体泵的作用下，使得液态金属填充材料以及控温流体在管道内部流动，当液态金属进入弹性高分子机械手内部的腔室后，在压力作用下，腔室产生膨胀，进而使得弹性高分子机械手发生弯曲，从而形成抓握或松开的动作。

6.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手，其特征在于，所述制冷模块在控制模块的作用下对控温流体以及液态金属填充材料进行降温，从而使得液态金属填充材料固化，制冷模块采用空调式压缩-汽化循环制冷，或采用半导体制冷片，或采用空气或水对流制冷；所述加热模块在控制模块的作用下对控温流体以及液态金属填充材料进行加热，从而使得液态金属填充材料由固态变为液态，加热模块采用空调式汽化-压缩循环制热，或采用半导体制热片，或采用电热丝通电后加热。

7.根据权利要求6所述刚性柔性可切换的机械手，其特征在于，所述控制模块通过有线或无线的方式接收传感模块以及数据处理模块的信息，根据传感模块以及数据处理模块的反馈对制冷模块、加热模块以及流体泵进行调节，控制制冷模块、加热模块以及流体泵的动作，从而使得弹性高分子机械手形成抓握或松弛的动作。

8.根据权利要求7所述刚性柔性可切换的机械手，其特征在于，所述传感模块感知弹性高分子机械手上的形变、温度或内部流体压力，并将所获得的数据通过有线或无线的方式发送至数据处理模块。

9.根据权利要求7所述刚性柔性可切换的机械手，其特征在于，所述数据处理模块具有可视化界面，能够根据用户需要以有线或无线的方式发送指令至控制模块，从而改变弹性高分子机械手的开合以及刚性或柔性，同时还能够接受传感模块的信息，进而判断是否形成了对物体的抓握，从而调节握力或开合范围。