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专利号: 202510075758X
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向仿生蝠鲼胸鳍的折叠式静电液压驱动器的参数设计方法,其特征在于,所述面向仿生蝠鲼胸鳍的折叠式静电液压驱动器,包括柔性储油密封袋、电介质流体和电极,柔性储油密封袋分为电极区域和流体变形区域,电极区域的柔性储油密封袋两侧对称附着有电极,流体变形区域包括2个变形腔室;当电极区域施加电压,上下电极吸合,电介质流体从电极区域流向流体变形区域,流体变形区域的2个变形腔室膨胀;

所述参数设计方法包括以下步骤:

(1)确定折叠式静电液驱动器的设计参数,流体变形区域包括2个变形腔室,2个变形腔室长度相等,流体变形区域变形腔室长度 ,折叠式静电液驱动器的宽度 ,直流电压值U,电极区域电极的长度 以及注入柔性储油密封袋袋内液体含量 ;

(2)确定蝠鲼胸鳍的幅值 、波数 和频率 ,建立仿真模型,计算胸鳍在此参数下的最大升力 ;

(3)根据胸鳍活动骨架的尺寸,确定折叠式静电液压驱动器变形腔室长度 、宽度以及电极区域电极的长度 ;

(4)计算驱动器完全内部冲满介电液体的含量 ;

(5)确定实际注入介电液体含量, ,

(6)计算折叠式静电液压驱动器其产生最大角度 :;

式中, 为折叠式驱动器的横截面积,其 , 为折叠式驱动器在通电时产生变形时其最大高度;

(7)判断驱动器的最大角度 与蝠鲼最优波动幅值 的关系:当 时,则进入步骤(9),否则进入步骤(8);

(8)判断驱动器的最大角度 与蝠鲼最优波动幅值 的关系:当 时,则进入步骤(11),否则进入步骤(13);

(9)判断 与 的关系,若 ,进入步骤(10),否则进入步骤(12);

(10)增大折叠式静电液压驱动器内介电液体含量 ,令 ,返回步骤(6);

(11)计算驱动器输出力:

弹簧片的弹性力:

式中, 为真空介电常数, 为介电液体的相对介电常数, 为驱动电压, 为弹簧片的惯性矩, 为弹簧片的弹性模量,进入步骤(16);

(12)增加驱动器变形区域腔室长度 ,返回步骤(4);

(13)减小驱动器变形区域腔室长度 ,返回步骤(4);

(14)增大驱动电压值 , ,令 ,进入步骤(8),若,则进入步骤(15);

(15)增加驱动器电极区域的长度 ,返回步骤(11);

(16)判断 与 ,若 ,则进入步骤(14),否则结束。

2.根据权利要求1所述面向仿生蝠鲼胸鳍的折叠式静电液压驱动器的参数设计方法,其特征在于,柔性储油密封袋密封区域外围留有裙边。

3.根据权利要求1所述面向仿生蝠鲼胸鳍的折叠式静电液压驱动器的参数设计方法,其特征在于,所述电极为以离子导电聚丙烯酰胺水凝胶制备的柔性电极或以铝箔、铜箔制备的刚性电极;电极的面积不大于柔性储油密封袋的电极区域的面积。

4.根据权利要求1所述面向仿生蝠鲼胸鳍的折叠式静电液压驱动器的参数设计方法,其特征在于,所述电介质流体为绝缘性好、低粘度的植物变压器油。

5.一种仿生蝠鲼胸鳍,其特征在于,包括胸鳍、侧板、胸鳍活动骨架、弹簧片、蒙皮和权利要求1—4任一项所述面向仿生蝠鲼胸鳍的折叠式静电液压驱动器的参数设计方法中的折叠式静电液压驱动器,胸鳍的前端和后端分别通过胸鳍活动骨架穿设在侧板上,弹簧片安装在胸鳍活动骨架两侧,折叠式静电液压驱动器对称安装在胸鳍活动骨架两侧,折叠式静电液压驱动器的最外侧变形腔室固定在侧板的安装槽内。

6.根据权利要求5所述仿生蝠鲼胸鳍,其特征在于,所述胸鳍活动骨架包括限制板、软关节和骨架,胸鳍安装在骨架上,限制板、骨架和软关节的宽度依次减小。

7.根据权利要求6所述仿生蝠鲼胸鳍,其特征在于,所述弹簧片的投影位于限制板、软关节和骨架为安装胸鳍部分内。

8.根据权利要求6所述仿生蝠鲼胸鳍,其特征在于,限制板和骨架硬度相同,软关节的硬度小于限制板和骨架的硬度。

9.根据权利要求5所述仿生蝠鲼胸鳍,其特征在于,侧板的安装槽为变径方孔,电极区域对应的方孔直径小于流体变形区域对应的方孔直径。