ICPF的研究及在水下爬行微機器人中的應用.pdf

1、本文主要研究ICPF高分子材料的性能及其在水下仿生微機器人中的應用。ICPF材料具有很好的柔韌性，較低的驅(qū)動電壓，快速的響應速度等特點。采用ICPF材料作為驅(qū)動器的水下微型機器人，具有無污染、無噪聲、隱蔽性高、不易被發(fā)現(xiàn)等優(yōu)點，在海洋環(huán)境探測，海底資源開發(fā)以及軍事領域上都有著廣泛的應用前景。本論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 本文首先對ICPF材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其在水下微機器人領域的應用情況進行了總結(jié)與分析。然后介紹了ICP

2、F材料的結(jié)構(gòu)組成，給出了ICPF材料的主要制備過程，以及目前流行的幾種提高ICPF性能的改進制備工藝，給出了鍍層金屬交互搭配的方法。 其次，本文重點對ICPF材料的性能進行了研究，首先討論了ICPF材料的致動原理，提出了一種微觀的陽離子結(jié)合水分子的致動機理；并對ICPF材料的尺寸對性能的影響進行了分析；建立了ICPF材料特性測試的試驗平臺，對材料的末端位移特性、載荷能力特性、電容性特征進行了實驗測試；歸納總結(jié)了ICPF材料的幾種

3、模型，并在電容性實驗的基礎上，提出了一種基于材料電氣化特征的ICPF電學模型，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)與仿真模型進行了對比分析，證實了模型的正確性。 最后，本文在對ICPF材料的性能研究的基礎上，通過對水下多足爬行類生物的觀察模仿，設計了一種新型水下爬行微機器人，并對其驅(qū)動控制系統(tǒng)進行了設計；然后研究了多足機器人步態(tài)方案，分析了靜態(tài)穩(wěn)定步態(tài)實現(xiàn)的原則，并設計了機器人平動步態(tài)和定點轉(zhuǎn)動步態(tài)的協(xié)調(diào)控制方案，最后通過實驗驗證了這兩套方案的可行性