IPMC驅(qū)動器及在仿人手指設(shè)計中的應(yīng)用研究.pdf

1、離子交換聚合物金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)的機電特性與生物肌肉相似，被稱為人工肌肉材料。應(yīng)用IPMC致動性能開發(fā)的執(zhí)行器適用于仿生機構(gòu)和微機電系統(tǒng)，在生物醫(yī)學領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對IPMC驅(qū)動器及其在仿人手指設(shè)計中的應(yīng)用研究主要完成了以下工作內(nèi)容:
　　首先，選取懸臂梁狀和方形板狀I(lǐng)PMC致動器作為研究對象。基于數(shù)據(jù)建模和在線辨識理論，選擇SISO系統(tǒng)的白回歸模型作

2、為懸臂梁狀和方形板狀I(lǐng)PMC致動器輸出位移模型，采用最小二乘算法對模型中未知參數(shù)進行更新，得到三階IPMC致動器輸出位移自回歸模型，并對該模型進行了簡化處理。利用LabVIEW在線辨識系統(tǒng)，基于帶遺忘算子遞歸最小二乘辨識算法，建立了方形板狀I(lǐng)PMC致動器輸出力離散狀態(tài)空間模型。
　　其次，應(yīng)用滑?？刂扑惴▽PMC致動器輸出位移和輸出力模型的狀態(tài)空間表達式設(shè)計了滑?？刂坡?，完成了MATLAB/Simulink仿真實驗和半實物系統(tǒng)實

3、驗。針對IPMC致動器輸出力滑?？刂茖嶒灒x取四片尺寸和形狀不同的IPMC致動器作為研究對象，完成了相應(yīng)的滑?？刂瓢雽嵨锵到y(tǒng)實驗，并且，在沒有改變滑?？刂坡手性O(shè)計參數(shù)值的情況下，實現(xiàn)了對上述IPMC致動器輸出力跟蹤的滑?？刂疲炞C了滑?？刂扑惴ň哂袑ν饨鐓?shù)不敏感性。
　　最后，通過對人類手指抓取行為和運動范圍的分析，根據(jù)身體智能理論和人機工程學思想，設(shè)計了一款I(lǐng)PMC驅(qū)動指關(guān)節(jié)的仿人欠驅(qū)動兩關(guān)節(jié)中指，對其中的關(guān)鍵部件進行了靜力分