介电弹性体柔性仿生机器鱼的设计

发布时间：2023-04-10 01:05

　　近年来,随着智能材料的发展,其应用的领域更加广泛。介电型EAP材料作为电活性聚合物中的一种,在智能材料领域具有重要的研究价值。介电型EAP材料具有轻质化、零噪声、高能量密度比、变形大、反应响应迅速、环境适应好等优点,因而也被人们称之为“人工肌肉”。在本论文中通过介电型EAP材料的变形原理,设计制作了介电型EAP圆柱形驱动器,利用其输出性能,设计了一种新型的柔性仿生机器鱼,从而更加适应复杂的水下环境。在介电型EAP材料和圆柱形驱动器的性能分析的基础上,对弹簧规格、介电型EAP膜拉伸比例、介电型EAP膜卷绕层数、柔性电极涂抹面积比例和弹簧预压缩率等影响因素进行了实验探究和分析总结,从而确定驱动器的制作参数,并且对驱动器的破坏方式进行了总结。对介电型EAP膜拉伸装置进行了设计和制作,使其更加方便、高效的使用。分析圆柱形驱动器在结构设计和制作过程中所存在的问题,并进行了完善和优化。同时结合实验所确定的制作参数,对介电型EAP圆柱形驱动器的制作过程做了详细说明,并进行实验测试。为了进一步分析介电型EAP圆柱形驱动器受力情况,通过对驱动器模型的简化进行了仿真分析,从而验证实验结果。设计了驱动单元的...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状概述
        1.2.1 介电型EAP材料研究现状
        1.2.2 介电型EAP驱动器研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 驱动器性能探究
    2.1 引言
    2.2 介电型EAP材料的性质
        2.2.1 介电型EAP材料的变形原理
        2.2.2 介电型EAP材料的超弹性性质
        2.2.3 介电型EAP材料的粘弹性性质
    2.3 圆柱形驱动器性质
        2.3.1 驱动器的工作原理
        2.3.2 驱动器的几何模型
    2.4 驱动器输出性能影响因素
        2.4.1 弹簧规格的影响
        2.4.2 介电型EAP膜拉伸比例的影响
        2.4.3 介电型EAP膜卷绕层数的影响
        2.4.4 柔性电极涂抹面积比例的影响
        2.4.5 弹簧预压缩率的影响
        2.4.6 确定驱动器制作参数
    2.5 驱动器破坏与分析
        2.5.1 机械破坏
        2.5.2 脱落破坏
        2.5.3 击穿破坏
        2.5.4 起皱破坏
    2.6 本章小结
第3章 介电型EAP圆柱形驱动器设计与制作
    3.1 引言
    3.2 介电型EAP膜拉伸装置
        3.2.1 拉伸装置总体设计
        3.2.2 拉伸装置局部设计
    3.3 介电型EAP圆柱形驱动器优化
        3.3.1 驱动器结构优化
        3.3.2 驱动器制作工艺优化
    3.4 介电型EAP圆柱形驱动器制作
        3.4.1 驱动器的结构
        3.4.2 驱动器的制作过程
    3.5 介电形EAP圆柱形驱动器的测试
    3.6 本章小结
第4章 计算与设计
    4.1 引言
    4.2 驱动器仿真计算
        4.2.1 仿真软件的选用
        4.2.2 驱动器参数的确定
        4.2.3 软件建模
        4.2.4 网格划分
        4.2.5 仿真分析
    4.3 驱动器的控制设计
        4.3.1 控制总方案
        4.3.2 上位机模块
        4.3.3 无线通讯模块
        4.3.4 下位机模块
    4.4 仿生机器鱼设计
        4.4.1 鱼类游动机理
        4.4.2 仿生机器鱼结构设计
        4.4.3 制作过程
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3788050