ICPF的研究及在水下爬行微機(jī)器人中的應(yīng)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(jī)器人中的應(yīng)用。ICPF材料具有很好的柔韌性，較低的驅(qū)動(dòng)電壓，快速的響應(yīng)速度等特點(diǎn)。采用ICPF材料作為驅(qū)動(dòng)器的水下微型機(jī)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(diǎn)，在海洋環(huán)境探測(cè)，海底資源開發(fā)以及軍事領(lǐng)域上都有著廣泛的應(yīng)用前景。本論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 本文首先對(duì)ICPF材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其在水下微機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)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(jìn)制備工藝，給出了鍍層金屬交互搭配的方法。 其次，本文重點(diǎn)對(duì)ICPF材料的性能進(jìn)行了研究，首先討論了ICPF材料的致動(dòng)原理，提出了一種微觀的陽離子結(jié)合水分子的致動(dòng)機(jī)理；并對(duì)ICPF材料的尺寸對(duì)性能的影響進(jìn)行了分析；建立了ICPF材料特性測(cè)試的試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)材料的末端位移特性、載荷能力特性、電容性特征進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試；歸納總結(jié)了ICPF材料的幾種

3、模型，并在電容性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于材料電氣化特征的ICPF電學(xué)模型，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真模型進(jìn)行了對(duì)比分析，證實(shí)了模型的正確性。 最后，本文在對(duì)ICPF材料的性能研究的基礎(chǔ)上，通過對(duì)水下多足爬行類生物的觀察模仿，設(shè)計(jì)了一種新型水下爬行微機(jī)器人，并對(duì)其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；然后研究了多足機(jī)器人步態(tài)方案，分析了靜態(tài)穩(wěn)定步態(tài)實(shí)現(xiàn)的原則，并設(shè)計(jì)了機(jī)器人平動(dòng)步態(tài)和定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)步態(tài)的協(xié)調(diào)控制方案，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這兩套方案的可行性