摘要：為滿足現代小型驅動器的微型化、智能化、多功能及高集成度等要求,利用一種智能材料即離子聚合物金屬復合物(ionic polymer-metal composite,簡稱IPMC)研制了一款三指微型柔性手爪.運用ANSYS有限元分析軟件,通過等效壓電雙晶片的機電耦合模型對IPMC驅動元件進行有限元位移仿真,得到其在3V電壓下最大變形及相應的位移分布圖.根據仿真結果,設計IPMC手爪的夾持機構,制備了體積不大于13.5 cm3 的IPMC微型手爪.試驗測試結果表明,在3 V直流電驅動下,IPMC驅動薄膜(總長度為19 mm,自由端長度為14 mm)的末端最大變形為22 mm(負向位移與正向位移的總和),其最大變形速度約為4.44 mm/s,總重量為1.033g的手爪可以抓取1.973g的物體,其手爪的推重比約為2,而材料(IPMC的總重量為0.177g)的推重比甚至大于11.5.此IPMC柔性手爪的性能滿足低耗能的設計要求,具有結構簡單、柔順、安靜、體積小和推重比大等特點,在微小型驅動領域具有較好的應用前景.
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