应用案例

　　实验名称：高压驱动的仿水蛭软体机器人

　　研究方向：介电弹性体软体机器人

　　实验内容：本实验制备了一种受水蛭启发的摩擦电软机器人，实验中通过ATA-67110高压放大器测试了软体机器人的关键指标：1.针对基于VHB的介电弹性体材料的软体机器人，测试了在不同拉伸比下VHB的击穿电压。2.测试了VHB材料的介电弹性体在不同电压下的阻塞力大小。3.测试静电差指电极在不同驱动电压下对材料表面的静电吸附性能。通过以上对材料和机器人结构的测试后，再将优化后的模型用高压直流摩擦纳米发电机进行驱动控制，实现介电弹性体机器人的两栖运动、攀爬和负重爬行，能够在陆地上达到每分钟0.39身长的最大爬行速度和液体中每分钟0.22体长。

　　测试设备：ATA-67110高压放大器，信号发生器，示波器，激光位移传感器，力传感器等。

　　实验过程：

图：实验测试系统框架图

图：实验测试系统实物图

　　实验中对比测试了基于高压直流摩擦纳米发电机TENG和高压放大器ATA-67110对软体机器人驱动性能的影响。TENG仅能在超低频率下对软体机器人进行有效驱动（＜2Hz）,而采用ATA-67110组成的电路能使软体机器人在10Hz频率内高速运动。值得注意的是，采用高压放大器驱动软体机器人容易使介电弹性体薄膜发生击穿，驱动软体机器人前需要对其最大耐压值进行测量。

　　实验结果：

　　实验提出了一种高性能的摩擦电仿生机器人（TEBR）驱动系统，该系统集成了一个开路电压为18kV的多通道高压直流摩擦电纳米发电机、一个摩擦电控制系统和一个受水蛭启发的软体机器人。TEBR具有灵活的控制能力（通过四通道高压输出），稳定的高电压输出，用户安全性（只有微安电流）。该机器人由两个主要部件组成：仿生可变形介电弹性体肌肉（用于身体变形）和两个摩擦电吸盘（用于基底粘附），通过电压提供简单的控制。它可以在各种材料（木材，牛皮纸和丙烯酸）上爬行，并携带有效载荷（最大载荷为11.55克）。

　　静电吸盘的最大附着力主要取决于施加的电压，输入电荷量的影响较小。在摩擦电吸盘达到饱和电压下，高功率（100W）的高压放大器和低功率（56.92mW）的摩擦纳米发电机在静电吸盘中都能提供近似相等的附着力。同时，调整摩擦纳米发电机参数，包括转速、输出通道数和集电刷中的碳纤维数量，可以灵活控制摩擦电吸盘的附着力大小。如下图所示，软体机器人在摩擦纳米发电机的驱动下可以在木材，牛皮纸和丙烯酸材料表面爬行或在绝缘油中爬行，甚至携带有效载荷。

图：实验结果

　　功率放大器推荐：ATA-7100高压放大器

　　图：ATA-7100高压放大器指标参数

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