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　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：介電彈性體肌肉制成的受水蛭啟發(fā)的軟機(jī)器人研究　　研究方向：水蛭運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是吸盤(pán)附著和身體收縮交替，在復(fù)雜地形上提供了高度的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。在此，首次提出了一種受水蛭啟發(fā)的摩擦電軟機(jī)器人，能夠進(jìn)行兩棲運(yùn)動(dòng)、攀爬和負(fù)重爬行。開(kāi)發(fā)了一種高性能的摩擦電仿生機(jī)器人系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)和控制電響應(yīng)軟體機(jī)器人。爬行機(jī)器人因其對(duì)不同環(huán)境的特殊適應(yīng)性而受到了相當(dāng)大的關(guān)注，并應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、勘探生物醫(yī)學(xué)和設(shè)備檢查。盡管許多剛性爬行機(jī)器人，包括輪式、跟蹤和legged變體，它們能夠?yàn)榫?xì)的操作或重型舉重提供精確的控制和高有效載荷能力，它們對(duì)由剛性關(guān)節(jié)組成的復(fù)雜機(jī)構(gòu)的依賴(lài)限制了它們穿越復(fù)雜地形的能力。與剛性機(jī)器人相比，軟體機(jī)器人重量輕、可變形、成本低、材料靈活，并且具... ...  查看全文>

　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：基于逆整形的錐形介電彈性體隔振性能驗(yàn)證　　測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、激光傳感器、錐形介電彈性體驅(qū)動(dòng)器、激振器、電腦等。　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：　　圖1：基于逆整形控制的錐形介電彈性體主動(dòng)隔振系統(tǒng)示意圖　　搭建如圖1所示的隔振系統(tǒng)，采用丙烯酸和碳膏制作錐形介電彈性體驅(qū)動(dòng)器，給與一定的預(yù)拉伸率和附加質(zhì)量。剛性支撐結(jié)構(gòu)將介電彈性體驅(qū)動(dòng)器與激振器剛性連接，由信號(hào)發(fā)生器給出不同的激振信號(hào)，控制器為基于逆整形的主動(dòng)隔振控制器，控制器由平方根非線性補(bǔ)償器、PID反饋控制器和A-EID逆整形器組成?？刂菩盘?hào)通過(guò)高壓放大器進(jìn)行放大，以電壓信號(hào)的形式施加到錐形介電彈性體驅(qū)動(dòng)器上。由激光位移傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置將輸出的位移信號(hào)同時(shí)反饋給電腦和控制器，反饋信號(hào)輸入... ...  查看全文>

　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：圓柱驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與性能測(cè)試　　研究方向：基于介電彈性體的工作原理，設(shè)計(jì)了一種圓柱驅(qū)動(dòng)器，在理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工制作和具體應(yīng)用等方面進(jìn)行了闡述與分析。以VHB4910薄膜為介電彈性體材料，采用超彈性模型--Yeoh模型和Ogden模型，分別對(duì)圓柱驅(qū)動(dòng)器的電致變形過(guò)程構(gòu)建數(shù)學(xué)理論模型，分析了預(yù)拉伸率、加載電壓等因素對(duì)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)性能(軸向應(yīng)力、電致變形能力)的影響。以VHB4910薄膜為介電彈性體材料，采用超彈性模型--Yeoh模型和Ogden模型，分別對(duì)圓柱驅(qū)動(dòng)器的電致變形過(guò)程構(gòu)建數(shù)學(xué)理論模型，分析了預(yù)拉伸率、加載電壓等因素對(duì)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)性能(軸向應(yīng)力、電致變形能力)的影響。并且為了研究圓柱驅(qū)動(dòng)器的安全可靠的工作空間，從熱力學(xué)理論Hel... ...  查看全文>

　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：介電彈性體減振器隔振實(shí)驗(yàn)　　測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、介電彈性體減振器、激振器、直流電源、加速度傳感器等?！　?shí)驗(yàn)過(guò)程：　　圖1：隔振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)　　驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)如圖1所示，由兩個(gè)加速度傳感器、一個(gè)振動(dòng)臺(tái)、一個(gè)高壓放大器、一個(gè)直流電源、一個(gè)介電彈性體減振器、一個(gè)數(shù)值分析系統(tǒng)組成。介電彈性體減振器下部通過(guò)專(zhuān)用夾具和激振器連接在一起，激振器上固定有加速度傳感器，用于采集激勵(lì)端的位移信號(hào)；介電彈性體上端固定了一個(gè)重物，重物上固定有另一個(gè)加速度傳感器，用于采集隔振保護(hù)端的位移信號(hào)。　　試驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)可根據(jù)需要對(duì)激勵(lì)臺(tái)的輸出設(shè)置不同的激振頻率、激勵(lì)幅值、激勵(lì)信號(hào)類(lèi)別等參數(shù)。進(jìn)行測(cè)試時(shí)，根據(jù)激勵(lì)信號(hào)，激振臺(tái)對(duì)介電彈性體減振器進(jìn)行激振，介電彈性體減振器下端隨激勵(lì)臺(tái)... ...  查看全文>

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　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：最小能量結(jié)構(gòu)電信號(hào)響應(yīng)研究　　研究方向：驅(qū)動(dòng)器的工作行程、輸出力矩直接決定著管道機(jī)器人的工作性能，電信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的工作行程有著直接的影響。此外，軟體管道機(jī)器人的向前運(yùn)動(dòng)方式與傳統(tǒng)剛性管道機(jī)器人的前進(jìn)方式不同，位移相比于電信號(hào)有著一定的滯后效應(yīng)。所以還需要探究電信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)器形變角度的影響并進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化，從而提高驅(qū)動(dòng)器負(fù)載能力和擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)行程?！　?shí)驗(yàn)?zāi)康模河懻摻殡姀椥泽w最小能量結(jié)構(gòu)(DielectricElastomerMinimumEnergyStructure，DEMES)的動(dòng)態(tài)特性，即電信號(hào)的波形、頻率和峰值對(duì)DEMES的電致形變量的影響，在研究這些變量影響的實(shí)驗(yàn)中，使用已經(jīng)進(jìn)行了靜力學(xué)優(yōu)化的方案:材料拉伸率380%X300%；圓形鏤空... ...  查看全文>

　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：柔性驅(qū)動(dòng)器的性能測(cè)試　　研究方向：機(jī)器人的發(fā)展史已經(jīng)超過(guò)了100年，機(jī)器人也逐漸從復(fù)雜笨重，功能單一的傳統(tǒng)機(jī)器人進(jìn)化為更為智能、微型且高集成的多功能機(jī)器人。而隨著科技社會(huì)的進(jìn)步，機(jī)器人被賦予了更多使命，但剛性機(jī)器人的高度發(fā)展無(wú)法滿足所有應(yīng)用需求，脆弱的結(jié)構(gòu)與笨重的體型使得它們的應(yīng)用受到環(huán)境的限制。近年來(lái)軟體機(jī)器人的不斷發(fā)展使得這一劣勢(shì)足以彌補(bǔ)，為了滿足剛性機(jī)器人無(wú)法觸及的應(yīng)用需求人們將研究的目光逐漸轉(zhuǎn)向軟體機(jī)器人?！　≤涹w機(jī)器人在機(jī)械和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域正不斷凸顯其不可替代的優(yōu)勢(shì)。它們不僅擁有柔軟的身體，還能夠根據(jù)復(fù)雜的物理場(chǎng)景調(diào)整身體形狀，甚至能以剛性機(jī)器人無(wú)法做到的運(yùn)動(dòng)方式通過(guò)非常狹窄的通道。由于身體的柔軟性，軟體機(jī)器人接觸尖銳的物體后... ...  查看全文>

　　高壓放大器驅(qū)動(dòng)介電彈性體的運(yùn)動(dòng)是一種常見(jiàn)且有效的方法，介電彈性體是一種材料，可通過(guò)施加電場(chǎng)來(lái)改變其形狀和大小，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、揚(yáng)聲器、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域?！　≡隍?qū)動(dòng)介電彈性體方面，通常會(huì)將功率放大器與電解質(zhì)介電彈性體配合使用。電解質(zhì)介電彈性體是一種特殊材料，它在電場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生變形。合理施加電場(chǎng)是驅(qū)動(dòng)介電彈性體運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵?！　⌒枰⒁獾氖?，為了確保運(yùn)動(dòng)控制的準(zhǔn)確性，通常需要將電致彈性體與功率放大器驅(qū)動(dòng)器、傳感器和控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同操作?！　∫?、介電彈性體主要基體簡(jiǎn)介　　介電彈性體基體材料多種多樣，包括硅橡膠、硅樹(shù)脂、丙烯酸酯、聚氨酯、丁腈橡膠、天然橡膠、亞乙烯基氟化三氟乙烯及其相應(yīng)的復(fù)合材料等，其中應(yīng)用最廣泛的有三類(lèi)：硅橡膠、丙烯酸酯和聚氨酯?！　《⒔殡?.. ...  查看全文>

介電彈性體最小能量結(jié)構(gòu)是一種利用DE材料的電致變形與柔性框架形變相結(jié)合設(shè)計(jì)的新型柔性驅(qū)動(dòng)器，所謂最小能量是指驅(qū)動(dòng)器在平衡狀態(tài)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的能量最小，當(dāng)受到外部電壓刺激會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，但是當(dāng)外界電壓刺激移除時(shí)，系統(tǒng)會(huì)再次恢復(fù)至能量最小狀態(tài)。在介電彈性體最小能量結(jié)構(gòu)的軟體驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)當(dāng)中高壓放大器也被廣泛應(yīng)用。 高壓放大器應(yīng)用介電彈性驅(qū)動(dòng)器模型 在介電彈性體最小能量結(jié)構(gòu)的軟體DEMES驅(qū)動(dòng)器性能測(cè)試中，如圖所示DEMES驅(qū)動(dòng)器伸長(zhǎng)量和阻抗力的測(cè)試原理示意圖。在DE驅(qū)動(dòng)器自由端安裝“L”型紙板，將激光束打在紙板上； (2)通過(guò)信號(hào)源和高壓放大器對(duì)DE驅(qū)動(dòng)器施加電壓;(3)隨著電壓的不斷增大，直至DE薄膜擊穿時(shí)停止測(cè)試;(4)將測(cè)試過(guò)程中的激光位移傳感器所采集的... ...  查看全文>