《基於介電型電活性聚合物(DEAP)的電子皮膚研究》是依託南京林業大學，由朱銀龍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於介電型電活性聚合物(DEAP)的電子皮膚研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱銀龍
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
觸覺是機器人獲取外界信息的重要手段，智慧型機器人的快速發展對觸覺電子皮膚提出了柔性化和多維力檢測的要求。針對這一新問題，本項目利用介電型電活性聚合物研究一種集感測、驅動功能於一體的新型電子皮膚觸覺系統。從介電型電活性聚合物的基本力學、電學特性著手，研究其機電耦合特性，建立機電耦合本構關係。在此基礎上，對其失效行為進行研究，提出介電型電活性聚合物失效方式的評判標準。進而設計一種多層電子皮膚陣列結構，建立電子皮膚的多維力覺模型，並對其進行解耦算法研究。最終，對電子皮膚的主動觸覺功能進行研究，通過電子皮膚配合機械手對目標物體進行抓取試驗，利用電子皮膚感測功能向機械手反饋目標物體的物理信息，讓機械手儘可能接近目標物體。對於一些容易損壞的目標物體，則同時利用電子皮膚的驅動特性實現夾持力微調，避免損壞目標物體。本項目的研究，可以促進新型電子皮膚在機器人、生物醫學、微機電系統等領域的套用。
結題摘要
作為智慧型機器人的主要標誌，觸覺感測技術是機器人感知外部環境的一種重要途徑，在機器人的工作過程中起十分重要的作用。而介電型電活性聚合物作為一種新興智慧型材料，具有能量密度高、效率高、應變大等優點，在機器人領域具有潛在的套用前景。 項目主要研究了介電型電活性聚合物的基本力學與電學特性，對基於介電型電活性聚合物的觸覺電子皮膚進行了探索性研究。討論了機電耦合機理，分析介電型電活性聚合物在電場環境中的受力情況，利用非線性彈性理論和Maxwell應力張量方法推導了機電耦合本構方程。提出介電型電活性聚合物換能器失效的評判標準，分析了幾種失效模式：機械強度失效、介電擊穿、pull-in現象(機電不穩定性)、起皺失效、系統不穩定性。確定各種失效模式的發生條件，並給出理想條件下DEAP工作時的安全區域。可以用於不同構型的換能器工作特性分析，對換能器的工作行為起到預測作用。建立介電型電活性聚合物的機—電能量轉換模型，測試相關模型參數和漏電流。通過工作過程中機電能量的試驗研究，分析能量轉換效率，發現在高電壓驅動時，漏電流是影響驅動器驅動效率的重要因素。設計了介電型電活性聚合物觸覺電子皮膚、位置感測器，構建了基於單片機和電容測試晶片的感測器信號採集系統，試驗研究表明研製的觸覺電子皮膚可以較好地測試物體的壓力分布、輪廓形狀和位置信息。研究工作為今後柔性電子皮膚研究的深入和軟材料驅動感測一體化打下基礎。
