基于IPMC驅(qū)動(dòng)的仿生眼球設(shè)計(jì)及制造.pdf

1、IPMC（Ionic polymer-metal composites)是一種新型智能材料。它是通過化學(xué)鍍的方法在離子聚合物的表面形成金屬電極制備獲得的。在其兩側(cè)表面電極施加低電壓時(shí)，可產(chǎn)生較大的變形。利用這一特性，IPMC材料可以用作驅(qū)動(dòng)器，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器相比，它具有耗能少、無噪音、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文針對上述IPMC的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和制造了兩種以IPMC為驅(qū)動(dòng)器的仿生眼球。其主要內(nèi)容包括驅(qū)動(dòng)器

2、制備、眼球的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和相應(yīng)的控制器的設(shè)計(jì)。
　　 1、制備IPMC驅(qū)動(dòng)器。通過在澆鑄的TEOS改性Nafion膜上沉積金屬鉑制備出仿生眼球驅(qū)動(dòng)所需的IPMC。
　　 2、針對IPMC驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)和其對水環(huán)境具有依賴性，設(shè)計(jì)和制造了兩種仿生眼球的結(jié)構(gòu)：一維仿生眼球和二維仿生眼球。一維仿生眼球，實(shí)現(xiàn)眼球一維的左右擺動(dòng)，由透明外殼、眼球、IPMC、電極以及基板構(gòu)成。二維仿生眼球可以實(shí)現(xiàn)眼球的上下和左右運(yùn)動(dòng)，由透明外殼、眼球、彈

3、簧、IPMC、定位塊、電極以及基板構(gòu)成。測試了IPMC空載驅(qū)動(dòng)及驅(qū)動(dòng)眼球兩種工況下的位移性能并分析了影響驅(qū)動(dòng)效果的因素。一維眼球運(yùn)動(dòng)擺角大約達(dá)到33.4°，二維眼球上下運(yùn)動(dòng)擺角大約達(dá)到25.2°，左右運(yùn)動(dòng)擺角大約達(dá)到30.4°。試驗(yàn)結(jié)果表明，IPMC作為仿生眼球驅(qū)動(dòng)器是可行的。
　　 3、為了滿足IPMC驅(qū)動(dòng)的需要和實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的便攜性，進(jìn)行了控制器的設(shè)計(jì)。該控制器主要由ATmega16L單片機(jī)和D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片組成，能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)I