离子聚合物材料驱动的仿墨鱼喷射结构设计与研究

唐刚强¹，王延杰^1,2，张磊¹，王嘉晖¹，王家乐¹，骆敏舟^1,2

1. 河海大学机电工程学院2. 河海大学江苏省特种机器人技术重点实验室

摘 要：墨鱼是一种常见的海生鱼类,其在逃生时的快速运动机制具有良好的机动性,该机制通过柔软的外套膜快速收缩实现喷射推进。离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种具有大变形的柔性驱动材料,被广泛应用于水下仿生机器人,可通过其柔性变形模拟墨鱼喷射运动中的外套膜收缩。因而本文基于墨鱼的喷射推进原理,采用IPMC作为驱动器,研制了一种仿墨鱼喷射装置,该装置可实现水下连续喷射推进。首先,设计了喷射装置的结构;然后,通过仿真对一些结构参数进行了优化;最后,制作了样机并对其进行了游动性能测试。经过测试,推进装置平均推进速度为1mm/s,瞬时推进速度为10mm/s,推进力为0.782mN,推进效率为2.38%。该装置的研究为IPMC材料的水下驱动机制提供了一种新的思路。

关键词：墨鱼;仿生;喷射推进;IPMC;