實(shí)驗(yàn)名稱：對稱與非對稱雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)調(diào)控實(shí)驗(yàn)

研究方向：基于介電彈性體壽命不足、響應(yīng)滯后等問題，提出兩種解決方法，一是利用雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的特殊性，可以使得驅(qū)動(dòng)只需要觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)換，不需要持續(xù)加載，而且響應(yīng)迅速，在毫秒量級。并對提出方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗壳敖殡姀椥泽w雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)主要可分為分離式與耦合式兩種類型。雖然針對耦合式雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)已開展了一些實(shí)驗(yàn)測試與應(yīng)用場景的探索性研究，但針對其設(shè)計(jì)方法、性能表征與調(diào)控策略等關(guān)鍵技術(shù)問題研究較少。基于此，本實(shí)驗(yàn)研究從系統(tǒng)能量角度出發(fā)，開展電活性雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、性能影響因素以及驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換等內(nèi)容的研究，從而為開發(fā)具有高性能、長壽命特點(diǎn)的介電彈性體驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供理論指導(dǎo)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

測試設(shè)備：VHB4910/VHB4905型丙烯酸膠帶、MGChemicals846導(dǎo)電碳膏、函數(shù)信號發(fā)生器和高壓放大器。

實(shí)驗(yàn)過程：

為了驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)理論和調(diào)節(jié)方法的可行性和正確性，我們對于對稱形雙穩(wěn)態(tài)進(jìn)行了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，這里從圖3-5所示的三種區(qū)域中分別選擇三種設(shè)計(jì)參數(shù)組合進(jìn)行雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作(不涂柔性電極)，結(jié)果如圖3-14所示，其結(jié)果表明，只有當(dāng)設(shè)計(jì)參數(shù)L*和K*與圖3-3中類型區(qū)域匹配時(shí)，該結(jié)構(gòu)才能保持有效的雙穩(wěn)態(tài)構(gòu)型。

接著研究了對稱形雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)策略，由于手工制作雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)器，無法做到左右兩邊完全彎曲對稱，因此我們選擇兩側(cè)初始穩(wěn)定角度差距在2°以內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器作為對稱形雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)器來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。

最后對雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)施加6KV的脈沖電壓，不斷調(diào)整脈沖電壓的占空比系數(shù)，觀察雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)變化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)占空比達(dá)到1%時(shí)候，該驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)跳，使用高速相機(jī)記錄過程，并且繪制出電壓與驅(qū)動(dòng)器變化角度的關(guān)系，如圖3-16所示。

實(shí)驗(yàn)接線圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：觀察圖3-16(a)可得，當(dāng)施加周期為2s占空比為百分之1的脈沖電壓時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)跟隨脈沖電壓的周期做雙穩(wěn)態(tài)快速跳轉(zhuǎn)變形，從圖3-16(c)及3-16(d)可以看出，結(jié)構(gòu)從正角度跳轉(zhuǎn)到負(fù)角度的時(shí)間在0.07秒左右，也就是100毫秒之內(nèi)就可以完成變形，且不需要外界電壓加載維持，可以很有效的解決介電彈性體驅(qū)動(dòng)中存在響應(yīng)后以及需要持續(xù)加載容易導(dǎo)致電擊穿的問題。

圖：ATA-7100高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇