IPMC驅(qū)動的主動式腸道機器人行走足及其驅(qū)動系統(tǒng)研制.pdf

1、IPMC（Ionic Polymer Metal Composites）是通過化學(xué)鍍的方法在Nafion膜兩側(cè)鍍上貴金屬形成的一種新型智能材料。在低電壓驅(qū)動下，IPMC能產(chǎn)生一定的輸出力和位移，在致動器、仿生材料、醫(yī)學(xué)工程等方面有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對臨床上傳統(tǒng)消化道疾病檢測和膠囊內(nèi)鏡存在的問題，將IPMC智能材料應(yīng)用于消化道檢測中，研制了一種主動式運動腸道機器人及其控制系統(tǒng)，試圖尋找一種腸道檢測的新途徑。其主要內(nèi)容包括如下：

2、　　1.制備了腸道機器人所需的IPMC驅(qū)動器。在添加TEOS的Nafion膜上通過化學(xué)鍍的方法將金屬鉑鍍在Nafion膜兩側(cè)，制備出的IPMC厚度為0.3mm，并根據(jù)需要，將IPMC剪裁成18mm×5mm和13mm×4mm兩組。
　　2.研制了腸道機器人驅(qū)動器，該驅(qū)動器能夠為腸道機器人提供低頻雙極性可程控信號，輸出信號的功率可達(dá)2W，具有很強的帶電流能力。控制系統(tǒng)的主控芯片為ATmega16單片機，外部電路包括D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、

3、信號發(fā)生模塊、信號放大模塊三大部分。編寫了輸出信號的控制軟件，可以輸出方波、三角波、正弦波和組合波形。將該驅(qū)動器與信號發(fā)生器同時驅(qū)動IPMC，通過輸出結(jié)果的比較，進(jìn)一步驗證了該控制系統(tǒng)的可行性。
　　3.研制了腸道機器人模型，模型包括頂蓋、底蓋、電極等，用有機玻璃制成的水槽和腸道機器人驅(qū)動器搭建了其測試平臺。并根據(jù)規(guī)劃步態(tài)對IPMC運動的要求，測試了驅(qū)動器對IPMC位移的控制，驗證了在峰值電壓停留時，IPMC在極限位置會有短暫停留