實(shí)驗(yàn)名稱：狹窄管道環(huán)境中高速雙向?qū)Ш降奈⑿蛪?a target="_blank">電機(jī)器人研究

研究方向：微型壓電機(jī)器人

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)了一種由高性能壓電復(fù)合薄膜組成的微型機(jī)器人，該機(jī)器人重量?jī)H有0.08g，厚度僅有210um，得益于超薄的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)和壓電性能，在超聲頻率驅(qū)動(dòng)下，該機(jī)器人能夠在管徑為9mm-27mm的狹窄管道中實(shí)現(xiàn)快速雙向?qū)Ш?，機(jī)器人只需要3Vpp的驅(qū)動(dòng)電壓即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在爬坡（24.25°）以及負(fù)載能力（超過自重36倍）等方面表現(xiàn)出色。它還能在彎曲的L型管道、不同材質(zhì)的管道中以及充滿水的表面上靈活移動(dòng)。最后在機(jī)器人上安裝微型移動(dòng)攝像頭，實(shí)時(shí)記錄其在玻璃管道內(nèi)的導(dǎo)航運(yùn)動(dòng)。

測(cè)試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、ATA-2022B高壓放大器、示波器、多普勒激光測(cè)振儀、高精度數(shù)字萬用表、光學(xué)相機(jī)等。

實(shí)驗(yàn)過程：

圖1：實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)裝置圖

在超聲驅(qū)動(dòng)頻率范圍內(nèi)，微型壓電機(jī)器人會(huì)呈現(xiàn)出復(fù)雜的高階運(yùn)動(dòng)模態(tài)，在與管道內(nèi)壁的接觸摩擦作用下實(shí)現(xiàn)快速的運(yùn)動(dòng)能力，當(dāng)更換驅(qū)動(dòng)頻率時(shí)，運(yùn)動(dòng)模態(tài)也發(fā)生變化，可以進(jìn)一步更改機(jī)器人在管道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方向。為了進(jìn)一步探究微型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能，利用信號(hào)發(fā)生器、ATA-2022B高壓放大器、示波器以及光學(xué)相機(jī)等搭建了測(cè)試平臺(tái)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)頻率為48kHz時(shí)，微型機(jī)器人在管道內(nèi)表現(xiàn)出向后運(yùn)動(dòng)，當(dāng)切換頻率到54.8kHz時(shí)，機(jī)器人表現(xiàn)出向前運(yùn)動(dòng)；同時(shí)更換管道類型（彎曲管道和不同材質(zhì)管道），發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在其中均可通過調(diào)控驅(qū)動(dòng)頻率實(shí)現(xiàn)雙向高速運(yùn)動(dòng)；最后演示了我們的機(jī)器人在水面上快速移動(dòng)的能力。

功率放大器推薦：ATA-2022B高壓放大器

圖：ATA-2022B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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