介電型EAP彎曲驅(qū)動(dòng)器研究.pdf

1、介電型EAP(Electro-active Polymer)是一種新型智能材料，具有應(yīng)變大、能量密度高、效率高、響應(yīng)速度快、噪聲低、韌性高和質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。介電型EAP制作的彎曲驅(qū)動(dòng)器能產(chǎn)生連續(xù)彎曲，具有成為“人造肌肉”驅(qū)動(dòng)器的潛力，在仿生機(jī)器人領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。
　　對(duì)介電型EAP變形及平面彎曲驅(qū)動(dòng)器的彎曲原理進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了梳齒狀電極。對(duì)現(xiàn)有拉伸平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了介電型EAP膜的雙向均勻拉伸，通過(guò)半自動(dòng)卷繞平臺(tái)完成了平面彎

2、曲驅(qū)動(dòng)器制作。
　　建立了平面彎曲驅(qū)動(dòng)器EAP膜幾何方程，對(duì)介電型EAP薄膜微元受力分析，得到平衡方程。結(jié)合力、力矩平衡方程等邊界條件及材料粘彈性本構(gòu)方程，用數(shù)值計(jì)算方法求解出驅(qū)動(dòng)器輸出（角）位移、輸出力及各層薄膜應(yīng)力分布情況。對(duì)平面彎曲驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與理論分析結(jié)果較吻合。平面彎曲驅(qū)動(dòng)器彎曲角度達(dá)90°，最大側(cè)向力接近0.2 N，線性最大輸出力和位移分別為2.56N、10.19mm。
　　設(shè)計(jì)采用雙層相錯(cuò)開(kāi)的梳齒狀

3、電極，完成了空間彎曲驅(qū)動(dòng)器制作。對(duì)空間彎曲驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行理論分析，用數(shù)值計(jì)算方法求解出驅(qū)動(dòng)器輸出（角）位移、輸出力及各層薄膜應(yīng)力分布情況。對(duì)空間彎曲驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與理論分析結(jié)果基本吻合，分析了存在偏差的原因?？臻g彎曲驅(qū)動(dòng)器彎曲角度達(dá)38°，最大側(cè)向力0.138N，線性最大輸出力和位移分別為2.23N、5.25mm。
　　介電型EAP彎曲驅(qū)動(dòng)器能產(chǎn)生多自由度柔性彎曲，具有類似于柔性生物體的運(yùn)動(dòng)功能，可用于仿生機(jī)器人需要柔性彎曲