离子聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composites,简称IPMC)是近年来发展起来的一种智能材料,属于EAP材料,具有变形大、响应快、可操纵性高、可在水下工作、无噪音以及动作灵活等优点,拥有巨大的发展潜力与广阔的应用前景。首先,本文通过实验总结了一套Nafion聚合物溶液浇铸工艺,改进了IPMC(Ionic Polymer Metal Composote)型人工肌肉表面的电极化学镀方法,并成功制备了IPMC型人工肌肉致动器试样。其次,本文在实验中测量了IPMC在不同频率激励电压下的内部电流、末端力矩和位移的响应。实验结果表明:IPMC的内部电流与激励电压的相位差保持在90°附近;在方波驱动下存在一个瞬时大电流,并且其内部电流的大小对IPMC的位移响应有较大影响。本文在材料力学的理论基础上建立了IPMC力矩与相应的末端位移之间的关系,并通过实验验证了该理论关系的正确性,对后续的IPMC致动器设计研究提供帮助。再次,本文根据IPMC致动器的致动表现建立了IPMC致动器的致动模型,基于此模型建立了ANSYS软件平台上的IPMC致动器试样的参数化设计界面。之后,本文研究了工艺较为成熟的PVDF压电薄膜的传感性能,并将之作为传感器与IPMC组合在一起,进行驱动、传感以及反馈性能方面的测试,取得了一定的成果。最后,本文在IPMC型人造肌肉的基础上,设计了以有机玻璃材料为基座的三指型柔性机械手爪,其具有驱动和传感的双重优越功能。实验设计证明:在一定误差范围内,该手爪可实现以端点压力与摩擦力为反馈信号的位姿与抓取功能的可控制性。