基于IPMC驅動的仿生眼球設計及制造.pdf

1、IPMC（Ionic polymer-metal composites)是一種新型智能材料。它是通過化學鍍的方法在離子聚合物的表面形成金屬電極制備獲得的。在其兩側表面電極施加低電壓時，可產生較大的變形。利用這一特性，IPMC材料可以用作驅動器，將電能轉化成機械能。與傳統的驅動器相比，它具有耗能少、無噪音、結構簡單、質量輕等優(yōu)點。
　　 本文針對上述IPMC的特點，設計和制造了兩種以IPMC為驅動器的仿生眼球。其主要內容包括驅動器

2、制備、眼球的結構設計和相應的控制器的設計。
　　 1、制備IPMC驅動器。通過在澆鑄的TEOS改性Nafion膜上沉積金屬鉑制備出仿生眼球驅動所需的IPMC。
　　 2、針對IPMC驅動器的優(yōu)點和其對水環(huán)境具有依賴性，設計和制造了兩種仿生眼球的結構：一維仿生眼球和二維仿生眼球。一維仿生眼球，實現眼球一維的左右擺動，由透明外殼、眼球、IPMC、電極以及基板構成。二維仿生眼球可以實現眼球的上下和左右運動，由透明外殼、眼球、彈

3、簧、IPMC、定位塊、電極以及基板構成。測試了IPMC空載驅動及驅動眼球兩種工況下的位移性能并分析了影響驅動效果的因素。一維眼球運動擺角大約達到33.4°，二維眼球上下運動擺角大約達到25.2°，左右運動擺角大約達到30.4°。試驗結果表明，IPMC作為仿生眼球驅動器是可行的。
　　 3、為了滿足IPMC驅動的需要和實現驅動的便攜性，進行了控制器的設計。該控制器主要由ATmega16L單片機和D/A數模轉換芯片組成，能產生驅動I