基于IPMC驅動的小型機器魚的研制.pdf

1、新型智能材料IPMC是一種離子型金屬聚合物,它是由高分子離子交換樹脂膜和附著在其上下表面的金屬電極層組成。當?shù)碗妷菏┘釉贗PMC的上下表面時,IPMC會發(fā)生較大的彎曲變形,并有一定大小的力輸出。
　　鑒于IPMC的特性,本文設計了一種基于IPMC驅動的小型機器魚,較采用傳統(tǒng)的電機驅動,它具有功耗低,無噪音,體積較小的優(yōu)點。主要內容如下:
　　1.利用Nafion溶液制備IPMC的基底膜,通過化學鍍,使金屬Pt顆粒附著在Naf

2、ion膜的上下表面,形成電極層,制備出用于驅動機器魚的IPMC。
　　2.基于魚類的形態(tài)特點和推進方式分析,設計了機器魚的尾鰭和胸鰭結構,尾鰭在IPMC的驅動下能夠實現(xiàn)雙向擺動,而胸鰭則可以實現(xiàn)兩個自由度的運動,即繞軸的旋轉和彎曲擺動。然后,根據(jù)機器魚的結構,規(guī)劃和設計了機器魚的四種游動模式:直線巡游、加速/減速和急停、左/右轉彎、上浮和下潛。
　　3.針對機器魚的四種游動模式,分別對其進行了水動力學分析,并以此分析為基礎,