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　　實驗名(ming)稱：柔性(xing)驅動(dong)器(qi)的性(xing)能測試

　　研究(jiu)(jiu)方向(xiang)：機(ji)器人(ren)(ren)的(de)(de)發展(zhan)史已經超過(guo)了(le)100年(nian)，機(ji)器人(ren)(ren)也逐(zhu)漸從復(fu)雜笨重，功能單一的(de)(de)傳統機(ji)器人(ren)(ren)進(jin)化(hua)為(wei)更為(wei)智能、微型且高集成的(de)(de)多功能機(ji)器人(ren)(ren)。而隨(sui)著科技社會的(de)(de)進(jin)步，機(ji)器人(ren)(ren)被(bei)賦予(yu)了(le)更多使(shi)命，但(dan)剛性(xing)機(ji)器人(ren)(ren)的(de)(de)高度發展(zhan)無法滿足所有應用(yong)需(xu)求，脆弱的(de)(de)結構(gou)與笨重的(de)(de)體型使(shi)得它(ta)們的(de)(de)應用(yong)受到環境的(de)(de)限(xian)制(zhi)。近年(nian)來(lai)軟體機(ji)器人(ren)(ren)的(de)(de)不(bu)斷發展(zhan)使(shi)得這一劣(lie)勢足以彌補，為(wei)了(le)滿足剛性(xing)機(ji)器人(ren)(ren)無法觸及的(de)(de)應用(yong)需(xu)求人(ren)(ren)們將研究(jiu)(jiu)的(de)(de)目光逐(zhu)漸轉向(xiang)軟體機(ji)器人(ren)(ren)。

　　軟體(ti)(ti)(ti)機器(qi)(qi)人(ren)在(zai)(zai)機械(xie)和生(sheng)物醫(yi)學工(gong)程領域正(zheng)不(bu)(bu)斷凸(tu)顯其不(bu)(bu)可(ke)替代的(de)(de)優(you)勢(shi)。它們不(bu)(bu)僅擁有柔(rou)軟的(de)(de)身(shen)(shen)體(ti)(ti)(ti)，還能夠(gou)根據復(fu)雜(za)的(de)(de)物理場景調整(zheng)身(shen)(shen)體(ti)(ti)(ti)形(xing)狀(zhuang)，甚(shen)至能以(yi)剛性(xing)(xing)機器(qi)(qi)人(ren)無(wu)法做到的(de)(de)運動方(fang)式(shi)通(tong)過非常狹窄的(de)(de)通(tong)道。由于身(shen)(shen)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)柔(rou)軟性(xing)(xing)，軟體(ti)(ti)(ti)機器(qi)(qi)人(ren)接觸尖銳的(de)(de)物體(ti)(ti)(ti)后(hou)還不(bu)(bu)會受到傷害，這一特(te)性(xing)(xing)使得它們能夠(gou)進(jin)(jin)入人(ren)體(ti)(ti)(ti)進(jin)(jin)行(xing)藥(yao)物運輸(shu)，或者作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)醫(yi)療手術中的(de)(de)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)員進(jin)(jin)行(xing)臨床(chuang)手術。實(shi)際(ji)上，柔(rou)性(xing)(xing)驅動器(qi)(qi)已經作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)操(cao)(cao)縱器(qi)(qi)被(bei)廣(guang)泛(fan)應用于大型機器(qi)(qi)人(ren)的(de)(de)開發中。在(zai)(zai)具體(ti)(ti)(ti)實(shi)踐時，為(wei)了(le)提高(gao)軟體(ti)(ti)(ti)機器(qi)(qi)人(ren)在(zai)(zai)行(xing)走(zou)、醫(yi)療操(cao)(cao)縱和物體(ti)(ti)(ti)抓取等方(fang)面的(de)(de)可(ke)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)性(xing)(xing)，建造(zao)具有柔(rou)性(xing)(xing)和可(ke)變(bian)三維結構(gou)的(de)(de)軟體(ti)(ti)(ti)機器(qi)(qi)人(ren)至關重要。

　　實驗目(mu)的：測試軟體材料的性能，通過結構設(she)計和(he)工藝可實現獨立電子控制的折紙三(san)維軟體機(ji)器(qi)(qi)(qi)人、爬行軟體機(ji)器(qi)(qi)(qi)人以及柔性抓取(qu)器(qi)(qi)(qi)等。

　　測試設備：所需的(de)設備主要包括MC-3020激光切割機(ji)(銘(ming)創)、亞克力(li)四向拉伸機(ji)構(gou)、高壓電源(Aigtek)、信號(hao)源、亞克力(li)固定框(kuang)等。

　　實驗(yan)過程：本實驗(yan)中需要使用激光(guang)切(qie)割機(ji)(圖2-6)制作(zuo)柔性驅(qu)動器和折紙術(shu)機(ji)器人(ren)的PET柔性基板與加強筋，使用激光(guang)切(qie)割可實現高(gao)精度尺(chi)寸控制以及高(gao)效且平穩的樣品制作(zuo)，通過USB連接(jie)(jie)電腦進行數據通訊并接(jie)(jie)收CAD結構(gou)圖，可方便切(qie)割各種形狀的基板。

　　本實驗柔性驅動器的(de)制(zhi)備流程中存在(zai)將(jiang)介電(dian)彈(dan)性體(ti)薄膜四(si)向拉(la)伸的(de)關鍵步驟,均勻拉(la)伸彈(dan)性體(ti)薄膜所制(zhi)作出的(de)器件更具有可(ke)靠性。四(si)向拉(la)伸機構使用0.5mm厚的(de)亞克力(li)板材(cai)作為基底，通過設計CAD平面結(jie)構圖(圖2-7(a)所示)并導入USB信(xin)號通訊端口(kou)進(jin)行激光切割，最(zui)后制(zhi)作出拉(la)伸機構的(de)基礎單元。

　　選用合適的(de)螺絲和螺母(M6x20/M6x25)將切割好(hao)的(de)亞克(ke)力(li)基礎單元(yuan)進行(xing)組(zu)裝，如(ru)圖2-7(b)所(suo)示(shi)。組(zu)裝后的(de)四(si)向(xiang)拉伸機構可以實現彈性體(ti)薄(bo)膜的(de)均勻拉伸，其拉伸效果如(ru)圖2-7(d)所(suo)示(shi)。

　　安(an)泰高(gao)(gao)壓電(dian)源(圖(tu)2-8)是一款可高(gao)(gao)速穩定輸(shu)出(chu)(chu)(chu)電(dian)壓的直流電(dian)源，可精確控制輸(shu)出(chu)(chu)(chu)的電(dian)壓值。其輸(shu)出(chu)(chu)(chu)電(dian)壓范圍(wei):±5kV，電(dian)壓精度為1V,輸(shu)出(chu)(chu)(chu)電(dian)流:20mA可以提供實驗中(zhong)所(suo)需的高(gao)(gao)壓電(dian)。

　　本實驗需要一臺(tai)可(ke)提供(gong)低頻方波信(xin)號(hao)輸出的信(xin)號(hao)源，根據需求，本實驗選擇(ze)了一臺(tai)是德科技(ji)的信(xin)號(hao)源，為(wei)高(gao)(gao)(gao)壓放(fang)大器(qi)提供(gong)一直方波的電(dian)(dian)壓信(xin)號(hao)，經過高(gao)(gao)(gao)壓放(fang)大器(qi)放(fang)大之(zhi)后，輸出高(gao)(gao)(gao)電(dian)(dian)壓。

　　實(shi)驗結果(guo)：根據介(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)器的(de)(de)(de)(de)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)原(yuan)理可知（隨著柔性(xing)電(dian)(dian)(dian)極兩端電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)增大，相(xiang)反電(dian)(dian)(dian)荷會在電(dian)(dian)(dian)極表(biao)面聚集，當(dang)聚集到(dao)一定程度時兩極表(biao)面形成的(de)(de)(de)(de)靜電(dian)(dian)(dian)力會相(xiang)互吸引并(bing)(bing)擠壓(ya)(ya)中間(jian)的(de)(de)(de)(de)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)薄膜(mo)。由于彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)體(ti)積不變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)特性(xing)，這種壓(ya)(ya)力會使(shi)(shi)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)薄膜(mo)厚度減少(shao)且向四周(zhou)擴張(zhang)，進(jin)而(er)將電(dian)(dian)(dian)能轉化為機械能并(bing)(bing)產(chan)生(sheng)形變(bian)(bian)(bian)效果(guo)），介(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)產(chan)生(sheng)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)應變(bian)(bian)(bian)與輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)源的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)值(zhi)(V)有關(guan)(guan)，而(er)與電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)信(xin)號本身(shen)的(de)(de)(de)(de)方向無關(guan)(guan)，所以，即使(shi)(shi)不是交流(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)也能使(shi)(shi)介(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)器產(chan)生(sheng)周(zhou)期(qi)應變(bian)(bian)(bian)，然而(er)受到(dao)串口通訊速度的(de)(de)(de)(de)限制(zhi)，該設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)最高頻率(lv)僅為10HZ，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)輸(shu)出范(fan)圍:0~5kV。

　　高壓放大器推薦：ATA-7050

圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

　　本文實驗素(su)材由西安安泰電(dian)子(zi)整理發布，西安安泰電(dian)子(zi)科技有限公(gong)(gong)司（Aigtek）是國內專業(ye)從(cong)事測量(liang)儀器研(yan)發、生產(chan)(chan)和銷售的高科技企業(ye)。公(gong)(gong)司致力(li)于功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器、功(gong)率(lv)信號源、功(gong)率(lv)放(fang)大(da)模(mo)塊、計量(liang)校準產(chan)(chan)品等產(chan)(chan)品為(wei)核心的相(xiang)關行業(ye)測試(shi)解決方(fang)(fang)案的研(yan)究(jiu)，為(wei)用戶(hu)提供(gong)具有競爭力(li)的測試(shi)方(fang)(fang)案，Aigtek已經成為(wei)在業(ye)界擁有廣(guang)泛產(chan)(chan)品線，且(qie)具有相(xiang)當規模(mo)的儀器設備供(gong)應商(shang)，樣機(ji)都支持(chi)免費試(shi)用。如想(xiang)了解更多實驗方(fang)(fang)案，請持(chi)續(xu)關注(zhu)安泰電(dian)子(zi)官網www.aigtek.com或撥打029-88865020。