介電型EAP彎曲驅(qū)動器研究.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。介電型EAP制作的彎曲驅(qū)動器能產(chǎn)生連續(xù)彎曲，具有成為“人造肌肉”驅(qū)動器的潛力，在仿生機器人領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景。
　　對介電型EAP變形及平面彎曲驅(qū)動器的彎曲原理進(jìn)行分析，設(shè)計了梳齒狀電極。對現(xiàn)有拉伸平臺進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)了介電型EAP膜的雙向均勻拉伸，通過半自動卷繞平臺完成了平面彎

2、曲驅(qū)動器制作。
　　建立了平面彎曲驅(qū)動器EAP膜幾何方程，對介電型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)值計算方法求解出驅(qū)動器輸出（角）位移、輸出力及各層薄膜應(yīng)力分布情況。對平面彎曲驅(qū)動器進(jìn)行測試，測試結(jié)果與理論分析結(jié)果較吻合。平面彎曲驅(qū)動器彎曲角度達(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)計采用雙層相錯開的梳齒狀

3、電極，完成了空間彎曲驅(qū)動器制作。對空間彎曲驅(qū)動器進(jìn)行理論分析，用數(shù)值計算方法求解出驅(qū)動器輸出（角）位移、輸出力及各層薄膜應(yīng)力分布情況。對空間彎曲驅(qū)動器進(jìn)行測試，測試結(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動功能，可用于仿生機器人需要柔性彎曲