本文關鍵詞：介電型EAP柔性運動單元特性分析

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【摘要】：介電型EAP(Electro-active Polymer)在電場作用下,具有變形大、響應速度快、能量密度高等優(yōu)良性能,具有良好的類生物特性。本文以介電型EAP柔性單元為研究對象,對其動力學進行建模分析,為其今后在仿生領域的應用打下理論基礎。結合介電型EAP的超彈性本構方程,對介電型EAP柔性單元進行靜力分析,得到了彈簧剛度設計的計算方法,可用于彈簧剛度參數(shù)的選擇。利用幾何精確梁理論(GEBT),結合旋量描述法,建立了介電型EAP柔性單元的連續(xù)性運動學模型;并利用旋量形式的牛頓-歐拉方程,推導了其正向動力學方程。結合介電型EAP的粘彈性機電耦合方程,分析了其在MATLAB中運動數(shù)值仿真的流程及邊值條件;其微分方程在MATLAB中用有限差分法進行數(shù)值求解。利用介電型EAP柔性單元,構建了一種可移動的運動單元。將柔性單元所受的外力及慣性力均等效到頭部截面的坐標系中,建立了其移動動力學方程。利用拉格朗日方程,推導了該運動單元車輪的動力學方程。通過仿真得到了柔性單元伸縮模型在階躍電壓、正弦電壓、斜坡電壓下的動態(tài)響應。仿真結果表明,通電頻率為3Hz時,柔性單元具有最大響應位移15.5mm。根據(jù)采集到的柔性單元上的實際電壓值,擬合得到了其充放電的時間常數(shù)。對運動單元在不同頻率下的伸縮步態(tài)進行了仿真,仿真結果與試驗結果均表明其在通電頻率為1Hz時具有最大平均速度。
【關鍵詞】：介電型EAP 柔性運動單元 幾何精確梁理論 動力學
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 研究意義12-15
• 1.1.1 軟驅動機器人的研究意義12-13
• 1.1.2 介電型EAP軟驅動的研究意義13-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 軟驅動機器人15-18
• 1.2.2 軟驅動機器人動力學18-19
• 1.3 本文主要工作內容19-21
• 第二章 介電型EAP柔性單元設計與制作21-30
• 2.1 介電型EAP膜的工作原理21
• 2.2 介電型EAP機電耦合方程21-23
• 2.3 介電型EAP粘彈性模型23-24
• 2.4 介電型EAP柔性單元設計24-28
• 2.4.1 電極圖案的設計25-26
• 2.4.2 彈簧剛度的設計26-28
• 2.5 介電型EAP柔性單元制作28-29
• 2.6 本章小結29-30
• 第三章 介電型EAP柔性單元建模分析30-47
• 3.1 介電型EAP柔性單元的連續(xù)性建模30-32
• 3.1.1 剛體運動描述30-32
• 3.1.2 柔性單元的連續(xù)性模型32
• 3.2 介電型EAP柔性單元的動力學分析32-38
• 3.2.1 運動學方程32-35
• 3.2.2 幾何相容方程35-36
• 3.2.3 動力學方程36-38
• 3.3 介電型EAP柔性單元的受力分析38-44
• 3.3.1 伸縮模型38-40
• 3.3.2 彎曲模型40-44
• 3.4 介電型EAP柔性單元的數(shù)值仿真44-46
• 3.4.1 伸縮模型的數(shù)值解法45
• 3.4.2 彎曲模型的數(shù)值解法45-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第四章 介電型EAP柔性運動單元建模分析47-56
• 4.1 介電型EAP柔性運動單元實現(xiàn)47
• 4.2 介電型EAP柔性運動單元移動動力學分析47-48
• 4.3 運動單元運動分析48-55
• 4.3.1 伸縮步態(tài)48-51
• 4.3.2 彎曲步態(tài)51-55
• 4.4 本章小結55-56
• 第五章 介電型EAP柔性運動單元的仿真與實驗56-66
• 5.1 柔性單元的伸縮仿真56-57
• 5.2 柔性運動單元的控制系統(tǒng)57-58
• 5.3 柔性運動單元運動實驗與分析58-64
• 5.3.1 運動單元實際電壓擬合58-60
• 5.3.2 運動單元的伸縮步態(tài)60-64
• 5.3.3 運動單元的彎曲步態(tài)64
• 5.4 本章小結64-66
• 第六章 總結與展望66-68
• 6.1 總結66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻68-71
• 致謝71-72
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李光林;鄭悅;吳新宇;胡穎;方鵬;熊t，

本文編號：1087536