[发明专利]一种无缆水驱软体机器人、制造模具及其制造方法

说明书

本发明公开了一种无缆水驱软体机器人、制造模具及其制造方法，其软体机器人包括至少一个软体支臂，围绕以主体部件设置，其中，所述软体支臂通过阴阳模的两次注模工艺完成，第一注模形成所述软体支臂的下侧臂体，并在第二注模时完成所述软体支臂的剩余部分。本发明无缆水驱软体机器人、模具及其制造方法由于采用了两级注模工艺，通过设置在模具底板上的矮壁，实现软体支臂的制造过程中的快速高效和产品良率更高。

技术领域

本发明涉及一种软体机器人领域，尤其涉及的是一种无缆水驱机器人制造方法及其软体机器人和模具的改进。

背景技术

现有技术中的软体机器人是一种最新机器人装置，尤其是在水下的操作操控中，可以充分利用水驱控制的软体支臂的波动和摆动，从而实现软体机器人的水下运动控制。

当前的软体机器人大部分为有缆结构，且采用气体驱动为主，流体入口密封采用刚性的塑料或金属夹紧的方法。气体驱动设备体积较大，不方便携带，且与机器人本体之间需用气管连接，降低了机器人的灵活性，缩小了使用范围。刚性部件普遍质量较重，增加了机器人本体重量，增加了能量损耗，且与柔性部件相比，增加了目标物体的受损风险。目前，同类产品主要是软硬一体式结构，软性本体与硬质电子舱采用胶水粘接或采用螺丝紧固装配，此法增加了机器人本体与电子舱的拆装成本，不拆卸时又不便于对运输条件苛刻的电子器件的运输，且水下机器人出水携带较多液体，不利于直接打开电子舱进行设备维护。

一般软体机器人驱动模块为外置设备，通过缆绳连接驱动源和机器人本体，这种方案减小了机器人末端重量，但限制了机器人运动的灵活性，缆绳易对机器人运动形成干扰，限制了机器人的运动范围。郭钟华等发明的注水软体机器人（公开号CN107031807A），请参考图1所示，臂爪与电子舱通过螺丝装配，且水泵供电为外接设备，尚不属于无缆范畴。

Jennifer Frame等人制作的jellyfish软体机器人，采用同一种材料进行注模，上层部分一次性成型，机器人本体各处刚度一致，与电子舱配合采用胶水粘结。为了方便脱模，模具采用阴阳模，空腔模具为阴模，外壁模具为阳模，阴阳模组合时易发生硅胶渗漏现象，因此一般会采用密封胶密封，但密封胶的密封方式容易导致脱模时对模具或产品本身的损坏。

机器人制作顺序一般是先注模机器人的上层部分，常温固化后脱模，然后注模底面层时将脱模后的上层部分压于底面层上并进行硅胶粘连，待底面层硅胶固化后，上下部分也融合为一体，形成密闭空腔，请参考图2（公开号CN109733493A）所示。由于上下部分都是硅胶材质，因此通过硅胶粘连就很容易形成融合的整体结构。

现有技术的软体机器人带缆，容易干扰机器人，限制了运动范围，降低了机器人的灵活性；而使用同种材料浇筑时，会使机器人的软体支臂各处刚度一样，无法满足不同的刚度需求，容易导致本体与电子舱配合不紧密以及本体弯曲变形时流量分配腔的变形严重等问题。在软体支臂的注模制造过程中，由于使用密封胶密封模具，对密封胶的要求较高，既要固化快、密封性好，又要承受一定高温且易剥离，但脱胶困难，在上胶和脱胶的过程中，容易损坏模具。装配软体支臂和主体时，现有技术通常采用胶水粘接或螺丝紧固的方式装配，不方便拆卸电子舱，增加了维护、储存和运输成本。

此外，由于软体支臂的主要应用材料是硅胶，较为粘稠，自流平差，容易造成腔室顶面壁厚的不均匀，引起局部鼓包问题。而硅胶在注模到底层并装配上层时，由于底层硅胶没有固化，一次性注模容易造成上层部分在重力作用下陷入底层硅胶中，使得软体支臂内部的腔室被堵塞，造成腔室无法连通，流体无法进出驱动，最终形成不良产品。

总之，现有技术水驱软体机器人大多采用大体积的驱动源，而且电子舱与机器人本体之间不可拆卸，不利于维护、储存和运输，并且软体支臂在运动过程中变形异常，容易出现脱胶。而在整个软体机器人的核心工作部件即软体支臂注模过程中，由于软体支臂的大部分材料使用的是硅胶，在软体支臂的灌注模具中，需要在模具的上盖和底板之间设置涂覆密封胶，这样就容易在模具的底部上盖与底板之间的缝隙处容易形成紧密的粘连，导致脱模时对软体支臂或模具造成损害，并会降低产品制造效率和良率。