應用案例

　　實驗名稱：高壓驅動的仿水蛭軟體機器人

　　研究方向：介電彈性體軟體機器人

　　實驗內容：本實驗制備了一種受水蛭啟發的摩擦電軟機器人，實驗中通過ATA-67110高壓放大器測試了軟體機器人的關鍵指標：1.針對基于VHB的介電彈性體材料的軟體機器人，測試了在不同拉伸比下VHB的擊穿電壓。2.測試了VHB材料的介電彈性體在不同電壓下的阻塞力大小。3.測試靜電差指電極在不同驅動電壓下對材料表面的靜電吸附性能。通過以上對材料和機器人結構的測試后，再將優化后的模型用高壓直流摩擦納米發電機進行驅動控制，實現介電彈性體機器人的兩棲運動、攀爬和負重爬行，能夠在陸地上達到每分鐘0.39身長的最大爬行速度和液體中每分鐘0.22體長。

　　測試設備：ATA-67110高壓放大器，信號發生器，示波器，激光位移傳感器，力傳感器等。

　　實驗過程：

圖：實驗測試系統框架圖

圖：實驗測試系統實物圖

　　實驗中對比測試了基于高壓直流摩擦納米發電機TENG和高壓放大器ATA-67110對軟體機器人驅動性能的影響。TENG僅能在超低頻率下對軟體機器人進行有效驅動（＜2Hz）,而采用ATA-67110組成的電路能使軟體機器人在10Hz頻率內高速運動。值得注意的是，采用高壓放大器驅動軟體機器人容易使介電彈性體薄膜發生擊穿，驅動軟體機器人前需要對其最大耐壓值進行測量。

　　實驗結果：

　　實驗提出了一種高性能的摩擦電仿生機器人（TEBR）驅動系統，該系統集成了一個開路電壓為18kV的多通道高壓直流摩擦電納米發電機、一個摩擦電控制系統和一個受水蛭啟發的軟體機器人。TEBR具有靈活的控制能力（通過四通道高壓輸出），穩定的高電壓輸出，用戶安全性（只有微安電流）。該機器人由兩個主要部件組成：仿生可變形介電彈性體肌肉（用于身體變形）和兩個摩擦電吸盤（用于基底粘附），通過電壓提供簡單的控制。它可以在各種材料（木材，牛皮紙和丙烯酸）上爬行，并攜帶有效載荷（最大載荷為11.55克）。

　　靜電吸盤的最大附著力主要取決于施加的電壓，輸入電荷量的影響較小。在摩擦電吸盤達到飽和電壓下，高功率（100W）的高壓放大器和低功率（56.92mW）的摩擦納米發電機在靜電吸盤中都能提供近似相等的附著力。同時，調整摩擦納米發電機參數，包括轉速、輸出通道數和集電刷中的碳纖維數量，可以靈活控制摩擦電吸盤的附著力大小。如下圖所示，軟體機器人在摩擦納米發電機的驅動下可以在木材，牛皮紙和丙烯酸材料表面爬行或在絕緣油中爬行，甚至攜帶有效載荷。

圖：實驗結果

　　功率放大器推薦：ATA-7100高壓放大器

　　圖：ATA-7100高壓放大器指標參數

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