基于电磁响应的自修复介电弹性体驱动器

介电弹性体驱动器在能源、信息等高新技术领域应用广泛,但其在使用过程中不可避免地会受到机械应力,引起结构破坏,造成使用寿命缩短,而引入自修复性质将极大延长驱动器使用寿命。同时,考虑到现有单一电场驱动已无法满足现实需求,开发多功能响应的自修复介电弹性体驱动器是一种有效应对方法。基于此,利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）与聚苯胺（PANI）、四氧化三铁（Fe3O4）之间的协同效应,成功制备了一种基于电磁响应的PDMS-PANI-Fe3O4介电弹性体,分别研究了其聚合物稳定性、自修复性、力学性能以及驱动性能。结果表明：在200 ℃以下,PDMS-PANI-Fe3O4膜失重质量分数为0.8%,说明其具有良好的热稳定性;室温自修复48 h后,PDMS-PANI-Fe3O4聚合物修复完整,表明其使用寿命延长;将PDMS-PANI-Fe3O4弹性体加工成燕子翅膀,在磁场作用下,翅膀不断被驱动。在此电场条件下,PDMS-PANI-Fe3O4膜最大驱动形变为6.04%,进一步弥补单一驱动的弊端。     

基于扩展卡尔曼滤波器的液压驱动器状态估计

本文的液压驱动器属于不可观测的非线性系统,普通的状态观测器难以胜任系统的状态估计,故采用扩展卡尔曼滤波器对液压缸活塞腔和杆腔压力进行估计.建立了液压系统的4阶非线性状态空间模型,用高斯-牛顿法拟合模型参数,用关节角度信号通过扩展卡尔曼滤波器估计液压驱动器状态.仿真结果表明该方法可以精确估计液压缸压力,实验结果显示该方法估计的关节扭矩接近测量值;从而验证了扩展卡尔曼滤波器估计液压系统状态的有效性,为基于状态的故障诊断和液压驱动器控制提供了一定的借鉴.     

面向工业控制系统的智能安全电机驱动器

为了保护电机的正常运行,驱动器需要相应的安全保护功能。目前的驱动器多数采用欠压、过流、短路等保护电路,当检测到故障时进行相应处理。然而工业控制系统中通常采用的都是多轴联动,在网络控制下,由于内部或外部原因导致单轴或多轴电机的误运行会波及整个系统。为提高工业控制系统的安全性,提出了一种智能安全的电机驱动器,通过硬件层、软件层和网络层三个层次的保护机制来保障电机在工业系统中的安全运行。实践应用表明,该设计方案切实可行,能够在异常情况下保障电机、驱动器和系统的安全运行。     

微直线驱动器位置模糊控制

由于传统机器人末端夹持器的局限性,近十几年来,仿人多指灵巧手得到很大的发展.针对用于手指关节驱动的微直线驱动器的位置控制,提出一种变结构模糊控制方法,解决了在负载变化较大情况下的控制问题.仿真与实际应用的结果证明了该方法的有效性.     

谷值电流模式控制BUCK型LED驱动器

设计了谷值电流模式BUCK型LED恒流驱动器架构,采用双电容充放电的振荡结构分别实现开关管导通计时和最小关断计时,所设计的谷值电流控制器固有的振荡特性避免了振荡器的使用,减少电路实现的成本和复杂度。分析了系统的控制时序,引入前馈机制来调节开关导通占空比,大大减小输入电压变化对开关频率的影响。采用0．61μm30VBCD工艺利用HSPICE仿真验证了所提出的电路结构,仿真结果符合理论推导。     

超磁致伸缩驱动器的输出力动态响应特性

设计了一种新型超磁致伸缩驱动器,通过ANSYS有限元分析软件对超磁致伸缩驱动器的内部磁场进行了仿真。并搭建了输出力动态响应特性测试系统,通过改变外加电流与预紧力大小对驱动器的动态响应时间进行研究。实验结果表明,该驱动器的磁场设计合理;当电流小于2.5 A且预压力一定时,其输出力响应时间随电流的增大而减小;设计的驱动器在预压力达到300 N时输出力响应时间最短。     

10 Gbit/s 0.18 μm CMOS激光驱动器的集成电路

为了得到低电压、低功耗、高速率的激光驱动器电路,采用0.18 μm CMOS工艺设计了10 Gbit/s的激光驱动器集成芯片.电路的核心单元为两级直接耦合的差分放大器和电流输出电路.为扩展带宽、降低功耗,电路中采用了并联峰化技术和放大级直接耦合技术,整个芯片面积为0.94 mm×1.25 mm.经测试,该芯片在1.7 V电源电压时,最高可工作在11 Gbit/s的速率上;当输入10 Gbit/s、单端峰峰值为0.3 V的信号时,在50 Ω负载上的输出电压摆幅超过1.7 V,电路功耗约为77.4 mW.进一步优化后,该电路可适用于STM-64系统.     

压电驱动的载荷比拟方法

随着压电材料与结构大量进入航空航天结构控制领域,针对大型复杂结构的压电驱动计算与优化对计算方法提出更高的要求．本文提出并验证了压电驱动载荷比拟方法．使用该方法可以大大降低有限元模型规模,避免多压电铺层面内电压定义困难、简化材料参数在材料主向与单元主向之间的复杂转换,特别适合于结构强度工程人员进行压电驱动的振动与形状控制设计．     

纸基石墨烯复合膜的制备及其智能变形研究

柔性智能驱动器能将外部能量转换为机械能输出,在人工肌肉、软体机器人等领域具有良好的应用前景。文章设计并制备了纸基石墨烯复合双层薄膜,并实现了其在外部光照或湿度变化刺激下的驱动变形。通过多次浸渍-干燥及还原的方法制备了具有良好柔韧特性的纸基石墨烯膜,并与聚丙烯薄膜组成双层复合薄膜驱动器。利用石墨烯的光热转换特性、纸张的吸湿膨胀特性及聚丙烯薄膜的热膨胀特性,实现了该薄膜驱动器在外部光照刺激下的快速弯曲大变形。通过利用纸张中的纤维排列的各向异性,进一步调控该驱动器的光致变形幅度。此外,该驱动器也能对湿度变化进行响应,在环境湿度的变化为10%时,驱动器可产生弯曲角度为41°的弯曲变形。这是由于纸张中纤维素纤维对于环境水分子的吸附以及解吸附从而导致纸张的膨胀或收缩而造成的。该智能驱动器具有光照/湿度的双刺激源响应特性,结合其较简单的制备方法,有望在折纸机器人、智能机械等应用领域发挥作用。     

NSFC Funded Project Made Significant Progress in Intelligent Nanomaterial and Device

Smart and intelligent nanomaterials are currently in sharp focus in materials research as their properties are increasingly becoming more understood.Professor Wei Chen and his colleagues from Suzhou Institute of Nano-Tech & Nano Bionics,CAS,have made significant progress in carbon nanotube/graphene based bio-inspired actuators. Bio-inspired actuation materials,also called artificial muscles,have attracted great attention in recent