基于IPMC一體化手爪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、IPMC（Ion-Exchange Polymer Metal Composite，離子交換膜金屬?gòu)?fù)合材料）是一種新型的人工智能材料。它具有質(zhì)輕、柔韌性強(qiáng)、可切割成任意大小和形狀，施加較低的電壓可產(chǎn)生較大的位移等特性。相反地，給它一個(gè)位移載荷它能產(chǎn)生微弱的感知電壓。然而，研究中發(fā)現(xiàn)IPMC在實(shí)際應(yīng)用中有兩大缺陷:靜態(tài)感知和蠕變特性，這種兩種缺陷大大限制了IPMC在各領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，對(duì)IPMC靜態(tài)感知和蠕變特性的研究在微力控制、生物醫(yī)學(xué)

2、等領(lǐng)域具有重大的意義。
　　本文以分析IPMC的感知特性為出發(fā)點(diǎn)，建立了IPMC傳感器逆模型，同時(shí)又設(shè)計(jì)了基于LabVIEW逆模型運(yùn)算系統(tǒng)，開發(fā)了一套完整的傳感實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于檢測(cè)IPMC的靜態(tài)感知信號(hào)。同時(shí)，利用LabVIEW逆模型運(yùn)算系統(tǒng)制作了基于IPMC的力傳感器，并利用Matlab對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合出了IPMC末端位移與感知電壓的關(guān)系，又運(yùn)用建立的感知力學(xué)模型求出了力傳感器的力傳遞方程，得到了IPMC力傳感器的感知電壓

3、與力的關(guān)系式，并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。最后得出了IPMC力傳感器的性能指標(biāo)。
　　本文又探討了IPMC驅(qū)動(dòng)器的蠕變特性成因，介紹了兩種常見的蠕變模型，根據(jù)其特點(diǎn)選擇了適合IPMC驅(qū)動(dòng)器的蠕變模型，并利用離線辨識(shí)的方法建立了IPMC驅(qū)動(dòng)器的蠕變模型。同時(shí)，設(shè)計(jì)PID控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)器蠕變特性的補(bǔ)償控制，并進(jìn)行了Matlab控制算法仿真。從仿真結(jié)果來(lái)看，IPMC驅(qū)動(dòng)器的蠕變特性可以得到較好的補(bǔ)償。
　　最后，本文根據(jù)力的傳遞特性，