介电弹性体摆动驱动器的分析与实现.pdfVIP

· 机械制造与研究 · 李响，等 ·介电弹性体摆动驱动器的分析与实现 介电弹性体摆动驱动器的分析与实现 李响，王化明，吴孟 (南京航空航天大学 机 电学院，江苏 南京 210016J 摘 要：根据介电弹性体摆动驱动器的工作原理，设计了摆动驱动器。通过对 比试验得到性能较 佳的摆动驱动器，该摆动驱动器的研究可为仿生机器人的驱动实现提供一种可能的解决方案。 关键词-Sv电弹性体；摆动驱动器 ；阻转力 中图分类号：TH12；TP24 文献标志码：B 文章编号：1671-5276(2011)03-0016-03 AnalysisandDevelopmentofDielectricElastomerSwingingActuator LIXiang，WANG Hua．ming，WUMeng (CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsand Astronautics，Nanjing210016，China) Abstract：Accordingtotheworkingprincipleofdielectricelastomerswingingactuator(DESA)，swingingactuatorisdesignedand manufactured．Toobtainthebe~erperformanceofthe swingingactuator，contrastiveexperimentsareperformed．Theresearchon swingingactuatormayprovideasolutionfortheactuatorofbionicrobot． Keywords：dielectricelastomer；swingingactuator；blockedforce 通过对比试验设计实现了较佳的摆动驱动器，对其性能进 0 引言 行测试，为今后进行该类驱动器的研究应用提供指导。 摆动驱动器有很多实际应用的场合，例如，自然界鱼 1 摆动驱动器 的工作原理 类的游动，鸟类和昆虫的飞行都采用摆动驱动。生物的摆 动驱动具有许多传统摆动驱动器难 以比拟的性能与简洁 1．1 介 电弹性体变形原理 紧凑的结构，因此模拟生物摆动功能，获得类生物驱动的 优异性能和简洁紧凑的结构，具有十分明显的研究意义和 介 电弹性体从原理上讲 ，类似于一个平行板 电容器。 实际应用价值。 当在介 电弹性体上施加 电压，电极上的正负电荷相互吸 介电弹性体是电致活性聚合物 (electroactivepolymer) 引，产生静电压力(即Maxwell应力)作用在介电弹性体膜 中的一种。较其他聚合物有 良好的综合性能：质量轻、应 上，使得其厚度变薄，由于介电弹性体的不可压缩特性，其 变大 (最大应变 380％)、能量密度 高 (3．4J／g)、高效率 面积增大。失电后静电压力消失，弹性体恢复原状。 (60％一90％)、响应速度快、环境适应性好 、更接近于生 通电后产生的静电压力or可以表示为 j： 物肌肉(某些性能甚至超过生物肌肉)等优点 ，吸引了 = s(U／d) (1) 越来越多相关领域研究人员的兴趣。介 电弹性体摆动驱 式中：s——真空介 电常数； 动器可直接接受外界信号刺激产生运动，不需要辅助传动 s——介电弹性体相对介 电常数 ； 机构，控制简单、体积小、效率高、无噪声，在微小型机器人 一 施