在人造肌肉、軟體機(jī)器人等領(lǐng)域,可以響應(yīng)諸如溫度、濕度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、pH等環(huán)境變化并產(chǎn)生形變的智能型軟體材料備受關(guān)注。其中智能型水凝膠材料,其可以在受到外界環(huán)境（如溫度、濕度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、pH、光）刺激時(shí)可以發(fā)生溶脹或者收縮等變形行為,同時(shí)其具備環(huán)境相容性好,易于驅(qū)動(dòng)和生物相容性好等特點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于軟體機(jī)器人領(lǐng)域。在智能型水凝膠軟體驅(qū)動(dòng)器研究領(lǐng)域,水凝膠軟體驅(qū)動(dòng)器通常是通過模具澆筑、擠出式打印以及光刻圖案法等方式制造。這些加工工藝無法進(jìn)行復(fù)雜水凝膠軟體驅(qū)動(dòng)器制造。為了克服這個(gè)難點(diǎn),本文使用光固化3D打印技術(shù)進(jìn)行水凝膠軟體驅(qū)動(dòng)器研究。相比于傳統(tǒng)加工工藝,光固化3D打印具備單次打印成型速度快,可成型復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及成型精度高等優(yōu)勢(shì)。本文采用電響應(yīng)水凝膠材料,結(jié)合光固化3D打印技術(shù)進(jìn)行軟體驅(qū)動(dòng)器研究。本文從電響應(yīng)水凝膠電致變形機(jī)理、電響應(yīng)水凝膠材料制備及其表征、水凝膠材料光固化3D打印、電響應(yīng)水凝膠軟體驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)等方面展開研究,具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:（1）分析電響應(yīng)水凝膠電致變形機(jī)理,制備出可以應(yīng)用于光固化3D打印的聚乙二醇二丙烯酸酯/聚丙烯酸共聚水凝膠。搭建水凝膠光固化3D打印系統(tǒng),... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器

- 6 -a) 液壓仿生魚尾圖 1-2 液動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器（3）形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)按照原理形狀記憶合金（SMA）可以分為溫控與磁控兩種類別。SMA 軟體驅(qū)動(dòng)器主要采用溫控型 SMA 材料制作驅(qū)動(dòng)器，磁控性的研究尚不成熟，應(yīng)用較少。溫控性 SMA 材料是一種能夠在受低溫形狀的智能合金材料。目前研究者多使用 SMA 的單根或者設(shè)計(jì)軟體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器，為軟體驅(qū)動(dòng)器提供變形與驅(qū)動(dòng)力。SM力較低，穩(wěn)定性差，散熱慢等問題。針對(duì)該問題韓國(guó)首爾大學(xué)的 We提出來一種新型的由合金管以及 SMA 絲與軟體本體組成的驅(qū)動(dòng)器具備良好的變形保持能力，解決了傳統(tǒng) SMA 材料與軟材料結(jié)動(dòng)器穩(wěn)定性差的問題。同時(shí)還有學(xué)者研發(fā)出一種片狀軟體 SMA 驅(qū)

c) SMA 仿生蝠 d) SMA 手爪圖 1-3 SMA 驅(qū)動(dòng)器圣安娜高級(jí)學(xué)院的 A. Menciassi 等人首先將 SMA 應(yīng)用于軟體仿生中。A. Menciassi 的團(tuán)隊(duì)[21]使用 SMA 材料仿照自然界中蚯蚓的運(yùn)將 SMA 驅(qū)動(dòng)材料與軟體硅橡膠材料做成環(huán)狀并串聯(lián)在一起仿照蚯。通過各節(jié)驅(qū)動(dòng)器的協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)動(dòng)作，該仿蚯蚓軟體驅(qū)動(dòng)速度可以達(dá)到 0.22mm/s。類似的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) Yong Du 等[22 材料通過模仿自然界中爬行動(dòng)物的方式研發(fā)出一款軟體驅(qū)動(dòng)器 Go人，如圖 1-3（a）所示，該機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)速度約為 26.7mm/s 的運(yùn)首爾大學(xué)的 Hugo Rodrigue 等人[23]使用 SMA 導(dǎo)線結(jié)合 PDMS 彈性出一種可以彎曲的致動(dòng)器，并使用該驅(qū)動(dòng)單元開發(fā)出柔性手爪驅(qū)動(dòng)可靠地抓取重物,如圖 1-3（b）所示。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的 Zhen long SMA 材料設(shè)計(jì)一種震蕩胸鰭驅(qū)動(dòng)器并開發(fā)了一種無線微型仿生蝠器[24]。如圖 1-3（c），該軟體驅(qū)動(dòng)器可以在水中快速的游動(dòng)并實(shí)現(xiàn)向功能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該仿生蝠軟體驅(qū)動(dòng)器最大游泳速度可以

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種仿虎甲幼蟲的多驅(qū)動(dòng)器軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造[J]. 胡兵兵,金國(guó)慶.  機(jī)器人. 2018(05)
[2]激光固化快速成型的工作臺(tái)設(shè)計(jì)[J]. 張海強(qiáng),劉玉鵬,李耀棠.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2012(10)
[3]一種新型的胸鰭擺動(dòng)模式推進(jìn)機(jī)器魚設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 楊少波,韓小云,張代兵,邱靜.  機(jī)器人. 2008(06)
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碩士論文
[1]大擺幅變截面柔性仿生機(jī)器魚的研究[D]. 聶東豪.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]3D打印驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)及文件切片算法研究[D]. 楊猛.北京印刷學(xué)院 2014
[3]溫度和pH雙重響應(yīng)性水凝膠的制備及其藥物控制釋放研究[D]. 潘婷婷.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



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