實驗名稱：軟體機(ji)器(qi)人特(te)性測試

　　實驗目的(de)：仿(fang)尺(chi)蠖軟(ruan)體機器(qi)(qi)人，作為軀干的(de)軟(ruan)體驅動(dong)器(qi)(qi)是(shi)整(zheng)個(ge)機器(qi)(qi)人能(neng)(neng)運動(dong)的(de)核心組成部分(fen)，它不僅能(neng)(neng)提(ti)供(gong)靈活的(de)運動(dong)，而(er)且提(ti)供(gong)輸(shu)出(chu)(chu)力。因此，對軟(ruan)體驅動(dong)器(qi)(qi)的(de)運動(dong)性能(neng)(neng)與輸(shu)出(chu)(chu)力的(de)研究是(shi)非常有意(yi)義的(de)。根據分(fen)析，靜電(dian)吸附(fu)腳(jiao)需要符(fu)合要求(qiu)得切(qie)向力和法向力，因此對靜電(dian)吸附(fu)腳(jiao)的(de)輸(shu)出(chu)(chu)性能(neng)(neng)進行研究是(shi)十分(fen)必要的(de)。

　　測試設(she)備(bei)：高壓放大器、激光(guang)位移(yi)傳感器等。

圖：伸長(chang)特性測(ce)量系(xi)統

　　實驗過程：

　　在(zai)進(jin)(jin)行軟體驅動器(qi)(qi)輸(shu)出位(wei)移特性(xing)測(ce)(ce)(ce)試時，搭建(jian)伸(shen)長(chang)(chang)特性(xing)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)系統(tong)。軟體驅動器(qi)(qi)在(zai)一個(ge)光(guang)滑玻璃平(ping)臺上進(jin)(jin)行測(ce)(ce)(ce)試，為方便測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)伸(shen)長(chang)(chang)特性(xing)數據，在(zai)系統(tong)中固定腳(jiao)1。使用LABVIEW編程，控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)對高壓電(dian)源進(jin)(jin)行控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，激光(guang)位(wei)移傳感器(qi)(qi)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)機器(qi)(qi)人腳(jiao)的伸(shen)長(chang)(chang)量(liang)(liang)。傳感器(qi)(qi)數據通過控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)傳輸(shu)到電(dian)腦中。

　　首先選取直流激(ji)勵電(dian)壓(ya)(ya)(ya)進行測試，信號(hao)高(gao)電(dian)平VA為（0.5kV、1.0kV、1.5kV、2.0kV、2.5kV、3.0kV、3.5kV、4.0kV、4.5kV、5.0kV、5.5kV、6.0kV），低電(dian)平VF為0V。通(tong)電(dian)時(shi)長為60s，數據(ju)采集(ji)時(shi)長為100s。使(shi)用上(shang)述激(ji)勵信號(hao)，對三(san)種拉伸(shen)(shen)倍率(lv)，300%×400%、300%×450%以(yi)及300%×500%的(de)DE薄膜(mo)進行了實驗。如圖2所示(shi)，拉伸(shen)(shen)倍率(lv)為300%×500%的(de)DE薄膜(mo)輸出(chu)(chu)位移性能最(zui)好，而(er)且對于(yu)不同的(de)拉伸(shen)(shen)倍率(lv)，可看出(chu)(chu)隨著(zhu)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)的(de)升高(gao)，機(ji)器(qi)人(ren)伸(shen)(shen)長步長均隨之呈二次曲線(xian)增長。但(dan)由(you)于(yu)DE薄膜(mo)本(ben)身的(de)特性，超過6kV恐有擊(ji)穿的(de)風險。因此，在(zai)伸(shen)(shen)長量測試情況下，最(zui)佳(jia)激(ji)勵電(dian)壓(ya)(ya)(ya)選取為6.0kV。由(you)圖可知，在(zai)拉伸(shen)(shen)倍率(lv)為300%×500%，輸入電(dian)壓(ya)(ya)(ya)高(gao)電(dian)平為6.0kV時(shi)，仿生(sheng)軟體驅動器(qi)在(zai)60s的(de)極限輸出(chu)(chu)伸(shen)(shen)長量為16.2mm。

　　圖2：伸長(chang)步長(chang)與直(zhi)流(liu)電壓的關(guan)系

　　本文測(ce)試了以高電平(ping)VA分別為3.0kV、4.0kV、5.0kV、6.0kV，低電平(ping)VF為0V的(de)正(zheng)(zheng)弦(xian)(xian)(xian)信(xin)號為激勵電壓，并(bing)采用在此四組不同(tong)幅值(zhi)正(zheng)(zheng)弦(xian)(xian)(xian)電壓下的(de)一系(xi)列不同(tong)頻率(lv)（1~30Hz，間隔1Hz）的(de)正(zheng)(zheng)弦(xian)(xian)(xian)信(xin)號來測(ce)試拉(la)伸倍率(lv)為300%×500%的(de)DE薄(bo)膜制(zhi)作的(de)仿生軟體(ti)驅(qu)動器伸長性能(neng)。

　　實驗結果：

　　圖3：伸長(chang)步(bu)長(chang)隨(sui)不同正(zheng)弦幅(fu)值與頻率的變化關系

　　上圖所示為仿(fang)(fang)生軟體(ti)驅(qu)動(dong)器(qi)(qi)輸(shu)出(chu)伸(shen)長(chang)(chang)步(bu)長(chang)(chang)數據(ju)，該數據(ju)為在(zai)不(bu)同(tong)(tong)頻(pin)率(lv)下(xia)仿(fang)(fang)生軟體(ti)驅(qu)動(dong)器(qi)(qi)的(de)最大輸(shu)出(chu)步(bu)長(chang)(chang)伸(shen)長(chang)(chang)量。由(you)圖中(zhong)可以看出(chu)，在(zai)不(bu)同(tong)(tong)電(dian)壓(ya)幅值(zhi)下(xia)，隨著頻(pin)率(lv)的(de)升高，機(ji)器(qi)(qi)人的(de)伸(shen)長(chang)(chang)步(bu)長(chang)(chang)整體(ti)呈下(xia)降(jiang)趨(qu)勢。但(dan)電(dian)壓(ya)幅值(zhi)越小，下(xia)降(jiang)趨(qu)勢越不(bu)明顯；電(dian)壓(ya)幅值(zhi)越高，下(xia)降(jiang)趨(qu)勢越明顯的(de)同(tong)(tong)時波(bo)動(dong)也越大。因此，當應(ying)用(yong)需要(yao)要(yao)求(qiu)機(ji)器(qi)(qi)人步(bu)長(chang)(chang)更(geng)長(chang)(chang)時，則選取電(dian)壓(ya)幅值(zhi)更(geng)高，電(dian)壓(ya)頻(pin)率(lv)更(geng)小的(de)激勵信號。在(zai)高電(dian)平(ping)為6kV，頻(pin)率(lv)為1Hz時，驅(qu)動(dong)器(qi)(qi)輸(shu)出(chu)步(bu)長(chang)(chang)能達到10.42mm。

　　電壓放大器(qi)推(tui)薦：ATA-7020

　　圖：ATA-7020高壓放大器指標參數

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