应用人工肌肉IPMC材料的三指微型柔性手爪设计

• 作者: 丁庆军 彭瀚旻 李华峰 李惠耀 赵淳生
• 来源期刊: 振动、测试与诊断
• 学科: 工学
• 关键词: 离子聚合物金属复合物 智能材料 柔性 微型手爪 夹持器 微型驱动器
• 年，卷（期）: 2010,（4）
• 页码范围: 347-352
• 分类号: TB381
• 字数: 3758字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-6801.2010.04.001

摘要

为满足现代小型驱动器的微型化、智能化、多功能及高集成度等要求,利用一种智能材料即离子聚合物金属复合物(ionic polymer-metal composite,简称IPMC)研制了一款三指微型柔性手爪.运用ANSYS有限元分析软件,通过等效压电双晶片的机电耦合模型对IPMC驱动元件进行有限元位移仿真,得到其在3V电压下最大变形及相应的位移分布图.根据仿真结果,设计IPMC手爪的夹持机构,制备了体积不大于13.5 cm3 的IPMC微型手爪.试验测试结果表明,在3 V直流电驱动下,IPMC驱动薄膜(总长度为19 mm,自由端长度为14 mm)的末端最大变形为22 mm(负向位移与正向位移的总和),其最大变形速度约为4.44 mm/s,总重量为1.033g的手爪可以抓取1.973g的物体,其手爪的推重比约为2,而材料(IPMC的总重量为0.177g)的推重比甚至大于11.5.此IPMC柔性手爪的性能满足低耗能的设计要求,具有结构简单、柔顺、安静、体积小和推重比大等特点,在微小型驱动领域具有较好的应用前景.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	赵淳生	南京航空航天大学精密驱动研究所	269	4525	31.0	51.0
2	丁庆军	南京航空航天大学精密驱动研究所	16	127	7.0	11.0
3	彭瀚旻	南京航空航天大学精密驱动研究所	11	68	3.0	8.0
4	李华峰	南京航空航天大学精密驱动研究所	33	333	11.0	17.0
5	李惠耀	南京航空航天大学精密驱动研究所	1	11	1.0	1.0