基于IPMC驅(qū)動的小型機(jī)器魚的研制.pdf

1、新型智能材料IPMC是一種離子型金屬聚合物,它是由高分子離子交換樹脂膜和附著在其上下表面的金屬電極層組成。當(dāng)?shù)碗妷菏┘釉贗PMC的上下表面時(shí),IPMC會發(fā)生較大的彎曲變形,并有一定大小的力輸出。
　　鑒于IPMC的特性,本文設(shè)計(jì)了一種基于IPMC驅(qū)動的小型機(jī)器魚,較采用傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動,它具有功耗低,無噪音,體積較小的優(yōu)點(diǎn)。主要內(nèi)容如下:
　　1.利用Nafion溶液制備IPMC的基底膜,通過化學(xué)鍍,使金屬Pt顆粒附著在Naf

2、ion膜的上下表面,形成電極層,制備出用于驅(qū)動機(jī)器魚的IPMC。
　　2.基于魚類的形態(tài)特點(diǎn)和推進(jìn)方式分析,設(shè)計(jì)了機(jī)器魚的尾鰭和胸鰭結(jié)構(gòu),尾鰭在IPMC的驅(qū)動下能夠?qū)崿F(xiàn)雙向擺動,而胸鰭則可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動,即繞軸的旋轉(zhuǎn)和彎曲擺動。然后,根據(jù)機(jī)器魚的結(jié)構(gòu),規(guī)劃和設(shè)計(jì)了機(jī)器魚的四種游動模式:直線巡游、加速/減速和急停、左/右轉(zhuǎn)彎、上浮和下潛。
　　3.針對機(jī)器魚的四種游動模式,分別對其進(jìn)行了水動力學(xué)分析,并以此分析為基礎(chǔ),