朱银龙，葛路伟，周宏平，王化明

(1.南京林业大学 机械电子工程学院，南京 210037；2.南京航空航天大学 机电学院，南京 210016)



集成传感功能的介电弹性体驱动器研究*

朱银龙1，葛路伟1，周宏平1，王化明2

(1.南京林业大学 机械电子工程学院，南京 210037；2.南京航空航天大学 机电学院，南京 210016)

以介电弹性体材料为研究对象，设计一种集成传感功能的往复式直线驱动器。分析直线驱动器的工作原理，利用一个驱动单元的力行程曲线叠加构成直线式驱动器的工作特性曲线。建立介电弹性体驱动器的数学模型，利用数值解法计算出电压激励下介电弹性体驱动器的工作行程与输出力之间的关系，给出驱动器长度与工作行程的关系。同时给出驱动器工作过程中，介电弹性体薄膜内部的应力和应变分布情况，并给出驱动器不同工作位置的传感器电容值。试验结果与分析结果较好吻合，研究结果可以为介电弹性体驱动器的设计提供有力的支持。

介电弹性体；驱动器；传感器；建模

0　引言

近年来，一种新型智能材料—介电弹性体以其具有的大变形(380%)、驱动效率高、重量轻等优点，在应变量、驱动力能量密度等方面最为接近自然肌肉[1-2]，引起世界各国研究人员的广泛关注。自上世纪九十年代末，美国斯坦福研究院(SRI)一直致力于相关方面的应用研究，并成立了专门的公司(AMI)从事相关产品的设计开发[3-4]。在理论研究方面，哈佛大学的Suo Zhigang教授[5-6]提出了介电高弹聚合物理论，为介电弹性体的大变形、力电耦合失效、能量转换效率研究奠定了理论基础。……