“刚-柔”共融型仿生机器鱼

作     者：梁艺鸣 曹许诺 陈祥平 张明琦 张桢 华强 李铁风 LIANG YiMing;CAO XuNuo;CHEN XiangPing;ZHANG MingQi;ZHANG Zhen;HUA Qiang;LI TieFeng

作者机构：浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 之江实验室杭州310000 浙江大学应用力学研究所杭州310027 浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310027 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2018年第48卷第12期

页      面：1295-1301页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:11572280 11321202 11432012 U1613202) 中国科协青年人才托举工程(编号:YESS20150004) 浙江省自然科学基金(编号:LR18A020001)资助项目 

主　　题：介电高弹体 共融机器人 仿生机器鱼 

摘      要：智能软材料以其高柔顺度、多功能、多物理场效应等优良行为得到了研究者们的关注.作为一类典型的智能软材料,介电高弹体(DE)具有电驱动大变形、快速响应、质轻价廉、生物亲和性好等优点,具有广阔的应用前景.该材料尤其适合作为人工肌肉应用到仿生机器人中,实现其结构柔软与大变形驱动.本文以蝠鲼为仿生原型,基于材料的电压驱动控制大变形机制,设计优化了一类介电高弹体薄膜面内驱动变形转化为扑动-波动混合型推进的驱动机构.将该机构用于胸鳍驱动的机器鱼系统,通过电子器件-刚性结构-柔性材料的融合集成,成功设计了一种材料与结构刚-柔共融型仿生机器鱼,并开展了相应的性能测试和功能集成.刚-柔共融型仿生机器鱼通过分别独立控制两个胸鳍机构,可实现良好的机动性能;并利用高分子材料特性,可实现结构柔软与全透明化等优异的环境适应性能.该研究结果和机构设计原理将有望为刚-柔共融型机器人和仿生机器人的研究与应用提供参考.