应用案例

【概述】

2025年西南交通大学研究团队发布论文《低电场驱动、快速运动的弛豫铁电体软体机器人》；研究中使用Aigtek安泰ATA-7030高压放大器，搭建压电软体机器人实验系统。设计了一种莲花结构的软机器人，能够在直流电场实现运动。当集成到一个仿人软机器人中时，它表现出卓越的电伸缩性能。此外，所开发的机器人在攀爬斜坡和携带重物方面表现出显著的能力。

实验名称：压电软体机器人设计

研究方向：压电软体机器人

实验内容：通过非对称设计，弛豫铁电聚合物薄膜在电场作用下产生面外弯曲。激光测振仪、信号发生器与功率放大器相结合，对弛豫铁电薄膜末端位移信息进行实时采集。此外，信号发生器与功率放大器相结合，直接驱动软体机器人，采用相机记录软体机器人在不同驱动频率和电场强度下的时间与位移的信息。

测试设备：信号发生器，ATA-7030高压放大器，激光测振仪，采集卡，相机等。

实验过程：

图：实验测试系统示意图

图：实验测试系统实物图

信号发生器产生的信号通过功率放大器放大后，施加于弛豫铁电聚合物薄膜的两端。薄膜的非对称设计使其在交变电场作用下产生往复弯曲。激光测振仪用于实时监测薄膜在不同频率和电场强度下的位移响应。通过将测得的位移数据与信号发生器输出的参比信号进行对比，分析薄膜在电场作用下的位移迟滞特性。随后，将弛豫铁电聚合物薄膜作为功能层，组装成软体机器人。信号发生器与功率放大器的结合提供精确的驱动控制。相机记录机器人在不同电场强度和驱动频率下的运动时间与位移数据，通过分析这些数据，进一步计算驱动速率。最后，结合电场的电压和频率，对系统进行优化分析，以探索软体机器人的结构设计策略。

实验结果：

图：实验结果

弛豫铁电聚合物薄膜展现出毫秒级迟滞，几乎可忽略不计，在低电场下能够实现毫米级的位移。随着薄膜尺寸的减小，谐振频率显著增大。以7mm×10.5mm尺寸的软体机器人为例，其最佳工作频率为560Hz，且在100kV/cm电场强度下，能够达到最大驱动速度约为20BL/s。结果表明，通过合理的设计与优化，压电软体机器人能够实现高效且稳定的运动控制，具有在复杂任务中应用的潜力。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

1.高电压输出能力——产生强电场，实现毫米级位移与高速驱动

2.宽频带与高频响应——适配不同尺寸机器人的谐振频率变化

3.低失真与高输出精度——保障毫秒级迟滞特性的精确测量与运动控制

【文献】低电场驱动、快速运动的弛豫铁电体软体机器人

【推荐产品】：ATA-7030高压放大器

图：ATA-7030高压放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。

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