• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2019, Vol. 55 ›› Issue (11): 83-89.doi: 10.3901/JME.2019.11.083

• 特邀专栏:共融机器人 • 上一篇    下一篇

扫码分享

堆栈式DE作动器的流延工艺及其性能研究

李卓远1, 董鹏飞1, 陈花玲1,2, 盛美萍3, 王敏庆3   

  1. 1. 西安交通大学机械工程学院 西安 710049;
    2. 西安交通大学机械强度与振动国家重点实验室 西安 710049;
    3. 西北工业大学航海学院 西安 710072
  • 收稿日期:2018-07-02 修回日期:2018-12-13 出版日期:2019-06-05 发布日期:2019-06-05
  • 通讯作者: 陈花玲(通信作者),女,1954年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为振动噪声控制、智能材料与智能结构。E-mail:hlchen@mail.xjtu.edu.cn
  • 作者简介:李卓远,男,1992年出生,博士研究生。主要研究方向为智能材料与智能结构。E-mail:lizhuoyuan289@outlook.com;董鹏飞,男,1992年出生,硕士研究生。主要研究方向为智能材料与智能结构。E-mail:dong_todoit@163.com;盛美萍,女,1970年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为振动与噪声控制、声学功能材料与结构。E-mail:smp@nwpu.edu.cn;王敏庆,男,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为结构振动与噪声控制、动力系统节能减排。E-mail:mqwang@nwpu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(91648110)。

Casting Process and Performance Test for Stack Dielectric Elastomer Actuators

LI Zhuoyuan1, DONG Pengfei1, CHEN Hualing1,2, SHENG Meiping3, WANG Minqing3   

  1. 1. School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049;
    2. State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049;
    3. School of Marine Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072
  • Received:2018-07-02 Revised:2018-12-13 Online:2019-06-05 Published:2019-06-05

摘要: 随着机器人技术的发展,能与自然交互、自主适应复杂动态环境并协同作业的共融机器人在高端制造、医疗康复、国防安全等领域将会发挥巨大的作用。在共融机器人运动执行机构的研究中,基于介电弹性体(DE)的作动器表现出很好的环境适应性和机电性能。为了进一步研究介电弹性体作动器,将弹性体电极引入介电弹性体作动器中,通过流延工艺逐层堆积电极层和作动器层,实现了多层DE作动器的一体化制造。在光学显微镜下观察到,基于该工艺制备而成的堆栈式DE作动器各层的厚度一致性好,且与设计尺寸间的误差较小。作动器在静态电压及动态扫频电压下的响应结果显示,该工艺制备而成的作动器具有较好的变形性能,且变形性能一致性较好。经过一年的使用后,作动器的性能衰减不明显,该作动器的这一特点适用于机器人等需要长期服役装备的使用需求。

关键词: 堆栈式作动器, 介电弹性体, 流延工艺

Abstract: With the development of robot technology, robots can adapt to the complex environment which will play a great role in high-end manufacturing, medical rehabilitation, defence and security, and other fields. In the study of robots' movement mechanism, actuators based on dielectric elastomers material showed a good environmental adaptability and good electromechanical properties. A novel fabrication process of stacked dielectric elastomer actuator (SDEA) is developed based on casting process and elastomeric electrode. The casting process ensures the consistency of every layers' thickness in SDEA. The static and dynamic test results indicates that so-fabricated SDEA benefits the advantages of homogenous properties as well as little performance degradation after one-year use.

Key words: casting process, dielectric elastomer, stack actuator

中图分类号: