一个自行行驶的线性压电微型执行器,灵感来自水生甲虫的运动模式
1School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China.
Micromachines
|October 26, 2024
概括
这项研究介绍了最小的双向自动行驶线性压电微型执行器 (SLPMA),灵感来自水生甲虫. 它通过叠加的曲振动来实现运动,提供了一种新的微型驱动解决方案.
科学领域:
- 仿生学和微型机器人学
- 材料科学与工程 材料科学与工程
背景情况:
- 昆虫的运动为微型执行器设计提供了灵感.
- 水生甲虫的运动为自行驱动机制提供了一个模型.
研究的目的:
- 为了展示一个新的,紧的,双向的自行行驶的线性压电微型执行器 (SLPMA).
- 为了模仿水生甲虫的运动,用于微型驱动.
主要方法:
- 有限元分析 (FEA) 用于设计优化和尺寸确定 (15 mm × 12.8 mm × 5 mm).
- 数学建模以验证执行器的设计可行性.
- 原型制造和驾驶特征的实验测试.
主要成果:
- 通过叠加两个曲振动模式,SLPMA产生圆运动轨迹.
- 前进运动:最大无负荷速度为17.3mm/s,最大承载载荷为14.8mN.
- 向后运动:最大无负荷速度20.5mm/s,最大承载载荷15.9mN.
结论:
- 开发的SLPMA是目前已知的最小的自动推进型压电线性微型执行器.
- 该设计成功地将仿生原理转化为功能微型执行.
- 实验结果验证了执行器在微操作和推进应用中的性能.


