基于介电驱动的3D打印软体鱼

主要介绍的是基于介电驱动的3D打印软体鱼，这种介电驱动的软体鱼采用全软TPU材料，并且利用介电薄膜的大变形进行驱动，具有速度快、制作简易、零噪声、人体亲和性高的特点。此外，利用3D打印实现了介电薄膜和TPU基体的一体化成型，实现高自由度的运动空间。这样不仅减少了设计阶段的时间，也简化了制作和优化的过程，极大提高了软体器件的设计效率，而且美观度要优于传统的注模成型。

鱼的结构形状是模仿于海洋中的鳐鱼，整体主要靠双翼的拍动向前游动，因此双翼的动力提供显得尤为重要。因为不同于舵机的转动提供动力，介电驱动靠的是介电薄膜的收缩扩张提供动力，属于平面内的变形，因此就要设法将平面内的变形转变为竖直方向的摆动。这里我们采用的方法是在软体鱼的躯干内放置介电薄膜，空出需要驱动的部分，利用躯体部分的收缩带动双翼的上下摆动。由于介电薄膜预先经过预拉伸，因此在粘附在软体鱼上时会产生收缩应力，导致整体会在双翼方向产生弯曲，形成“弓字型”的形态，这样只需要较小的驱动力就可以获得较大的摆幅。

驱动部分的形状采取了圆环状，长宽比大致是5：4，具体数值可以根据实际弯曲情况进行调整，适当增加圆环在双翼方向上的尺寸有利于整体弯曲。此外，软体鱼的整体厚度取为4ｍｍ，这是整体弯曲最关键的参数，厚度过大会造成弯曲过小，摆幅下降；厚度过小会造成弯曲过大，摆动阻力上升，因此经过实际的实验调试，发现4ｍｍ的厚度符合最佳的游动效果，此次3D打印快速化正好为参数的修改提供了便捷的因素。

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