icpf的研究及在水下爬行微机器人中的应用

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文ICPF的研究及在水下爬行微机器人中的应用姓名：严孝男申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：郭书祥20090301哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要本文主要研究ICPF高分子材料的性能及其在水下仿生微机器人中的应用。ICPF材料具有很好的柔韧性，较低的驱动电压，快速的响应速度等特点。采用ICPF材料作为驱动器的水下微型机器人，具有无污染、无噪声、隐蔽性高、不易被发现等优点，在海洋环境探测，海底资源开发以及军事领域上都有着广泛的应用前景。本论文的主要内容包括以下几个方面：本文首先对ICPF材料的国内外研究现状及其

2、在水下微机器人领域的应用情况进行了总结与分析。然后介绍了ICPF材料的结构组成，给出了ICPF材料的主要制备过程，以及目前流行的几种提高ICPF性能的改进制备工艺，给出了镀层金属交互搭配的方法。其次，本文重点对ICPF材料的性能进行了研究，首先讨论了ICPF材料的致动原理，提出了一种微观的阳离子结合水分子的致动机理；并对ICPF材料的尺寸对性能的影响进行了分析；建立了ICPF材料特性测试的试验平台，对材料的末端位移特性、载荷能力特性、电容性特征进行了实验测试；归纳总结了ICPF材料的几种模型，并在电容性实验的基础上，提出了一种基于材料电气化特征的

3、ICPF电学模型，并结合实验数据与仿真模型进行了对比分析，证实了模型的正确性。最后，本文在对ICPF材料的性能研究的基础上，通过对水下多足爬行类生物的观察模仿，设计了一种新型水下爬行微机器人，并对其驱动控制系统进行了设计；然后研究了多足机器人步态方案，分析了静态稳定步态实现的原则，并设计了机器人平动步态和定点转动步态的协调控制方案，最后通过实验验证了这两套方案的可行性。关键词：ICPF；电容性；水下爬行微机器人；驱动控制系统；步态哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTInthispaper,wepresenttheperformanceand

4、theapplicationinthefieldofunderwaterbionicmicrorobotoftheICPFwhichisakindofnovelmacromoleculematerial．ThematerialsofICPFwhichissoftandbendssilently,respondsquickly,workunderwaterandhasthelowdrivingvoltage，simpleandreliablestructurecomparetothetraditionalmicromotors，andthemicr

5、orobothasapromisingdevelopmenttrendandapplicationpotentialintheoceancircumstanceexplore，seabedresourceexploreandfuturemilitarybecauseofthefeaturesofnon—pollution，non-noise，highconcealment，aswellasnoteasytobedetected．First，thispapersummarizestheresearchandapplicationinthefield

6、ofunderwaterbionicmicrorobotofICPF．Then，weintroducesthestructureofICPF．ThepreparationprocessoftheICPFisgiven，andalsosomekindsofmodifiedpreparationprocessforimprovingthequalityofICPFisintroduced，thetheoryofplatingmetalanalysisarrangementforthefirsttime．Then,thispaperresearches

7、thecharacteristicsofICPF,Firstthedriveprincipleisresearched，thebendtheoryofthecationunitethemoistureinsideoftheICPFisgivenforthefirsttime．TheinfluenceofdifferentgeometricalshapeofICPFonswayofICPFinwaterisanalyzed．AndthenwesetuptheexperimentplatformtotestthematerialnatureofICP

8、F,includingtheenddisplacementcharacter,loadabilitycharacterandthemat