基于IPMC驅(qū)動(dòng)的小型機(jī)器魚(yú)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(shù)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(huì)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(dòng)的小型機(jī)器魚(yú),較采用傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng),它具有功耗低,無(wú)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(guò)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(dòng)機(jī)器魚(yú)的IPMC。
　　2.基于魚(yú)類(lèi)的形態(tài)特點(diǎn)和推進(jìn)方式分析,設(shè)計(jì)了機(jī)器魚(yú)的尾鰭和胸鰭結(jié)構(gòu),尾鰭在IPMC的驅(qū)動(dòng)下能夠?qū)崿F(xiàn)雙向擺動(dòng),而胸鰭則可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),即繞軸的旋轉(zhuǎn)和彎曲擺動(dòng)。然后,根據(jù)機(jī)器魚(yú)的結(jié)構(gòu),規(guī)劃和設(shè)計(jì)了機(jī)器魚(yú)的四種游動(dòng)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(duì)機(jī)器魚(yú)的四種游動(dòng)模式,分別對(duì)其進(jìn)行了水動(dòng)力學(xué)分析,并以此分析為基礎(chǔ),