軟體機器人是當今機器人技術的新興熱點和發(fā)展前沿,隨著機器人技術的不斷發(fā)展,各類型軟體機器人被設計開發(fā)并在很多領域得到應用。其中軟體爬行機器人是軟體機器人的主要研究方向之一,其通過模仿自然界中軟體生物的運動方式來實現(xiàn)爬行運動,能夠以自身變形的方式通過狹小的空間,具有其他運動形式軟體機器人不具備的優(yōu)點和獨特性。但是目前開發(fā)的軟體爬行機器人大多存在制造工藝落后、驅動結構簡單、運動方式單一以及環(huán)境適應性較差的問題,因此有必要對軟體爬行機器人的制造方法、驅動結構以及運動方式進行研究分析。本文針對軟體爬行機器人制造工藝落后的問題,基于傳統(tǒng)熔融沉積式（FDM）3D打印平臺,研究搭建了能夠打印軟體機器人本體的柔性絲材3D打印平臺;基于墨汁直接寫入式（DIW）3D打印平臺,研究搭建了能夠打印軟體機器人本體及驅動結構的硅膠材料3D打印平臺。針對軟體爬行機器人驅動結構簡單、運動方式單一的問題,設計制造了一種多驅動器軟體機器人。針對軟體爬行機器人環(huán)境適應性較差的問題,設計制造了一種多運動模式軟體機器人。同時針對本文設計的兩種氣動軟體爬行機器人,建立了相關數(shù)學模型,并應用Abaqus軟件對軟體機器人的驅動結構進... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２多步態(tài)軟體機器人［１６］?

行機器人主要通過利用身??體的彎曲或伸縮變形產生相應的前進動力，其身體結構和運動方式主要參考尺蠖和蚯??蚓等軟體生物。蠕動式軟體爬行機器人由于其爬行運動主要依靠本體結構的變形，具??有良好的平衡能力和環(huán)境適應性，與多足式軟體爬行機器人相比不僅控制簡單，并且??更加適應復雜的地面環(huán)境。??１．２．１多足式軟體爬行機器人的研宄現(xiàn)狀??２０１１年哈佛大學Ｒ．?Ｆ．?Ｓｈｅｐｈｅｒｄ等人［１６］利用３Ｄ打印模具的方法，在嵌入式氣動??網絡執(zhí)行結構的基礎上，設計制造了一種多步態(tài)軟體機器人，如圖１－２所示。該軟體??機器人的設計參照了魷魚的生理結構，具有四條腿以及一個中間部位執(zhí)行機構。它由??氣動驅動，能夠在簡單的低壓氣閥系統(tǒng)控制下完成復雜的動作，可以通過狹窄的環(huán)境，??擁有良好的環(huán)境通過性。??圖１－２多步態(tài)軟體機器人［１６］?圖１－３可變色軟體機器人［１７］??２０１２年Ｒ．?Ｆ．?Ｓｈｅｐｈｅｒｄ等人＿在之氣嚴々步態(tài)軟體爐．芎人的基礎上，通過模??仿自然界中軟體生物的變色偽裝能力，設計了一種具有變色能力的軟體機器人，如圖??１－３所示。該機器人結合了微流體、圖案以及不同顏色來實現(xiàn)軟體機器人的偽裝顯示??和爬行運動。通過微流體通道網絡來泵送有色或溫控的流體用于軟體機器人的偽裝顯??示，通過氣動驅動的方式完成軟體機器人的爬行運動。??２０１４年瑞士?ＥＰＦＬ機器人研宄所研究設計了一種多足式軟體爬行機器人［１８］，如??４??

基于３Ｄ打印技術的軟體機器人的設計與實驗研究?第一章緒論??圖１－４所示。該軟體機器人由軟體驅動器、軀千模塊以及軟關節(jié)等三個部分組成。該??軟體機器人由氣壓驅動，當軟體驅動器充氣膨脹時，驅動器與地面產生摩擦力，摩擦??力的反作用力將推動軟體機器人向前爬行。該軟體機器人具有六條腿，可以實現(xiàn)軟體??機器人爬行步態(tài)的控制。??Ｌ?畫漏??圖１４多足式軟體爬行機器人［｜８】?圖１－５仿海星軟體機器人［１９１??２０１４年中國科學技術大學楊杰研宄組利用３Ｄ打印技術研制了一種仿海星軟體機??器人［１９］，如圖１－５所示。設計人員模仿具有對稱結構和柔軟內部骨骼的海星，使用??３Ｄ打印技術構建了軟體機器人的本體結構，其打印材料為硅橡膠，并使用形狀記憶??合金（ＳＭＡ）作為驅動器。該軟體機器人的每個角都可以由ＳＭＡ驅動產生彎曲變形，??可以實現(xiàn)爬行運動，并且能夠跨越大約是其身高兩倍的障礙物。??．塞??圖１－６?３Ｄ打印單片六自由度軟體機器人［２＜）１??２０１５年韓國成均館大學的Ｃ．?Ｔ．?Ｎｇｕｙｅｎ等人利用３Ｄ打印技術，設計制造了一種??單片多自由度的六足軟體機器人［２（）］，如圖１－６所示。該軟體爬行機器人通過模仿昆蟲??的行走姿勢，采用交替的三腳架步態(tài)結構來驅動軟體機器人的六條腿，使其在平坦的??地形上具有很好的適應性，采用軟體多自由度執(zhí)行機構實現(xiàn)了機器人腿的多自由度運??５??

【參考文獻】：
期刊論文
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[10]基于3D打印的熔融沉積快速成型工藝若干問題研究[J]. 趙天嬋,黃海.  機械工程師. 2016(04)

博士論文
[1]具有多運動模式的可變形軟體機器人研究[D]. 杜勇.中國科學技術大學 2013

碩士論文
[1]一種軟體機器人執(zhí)行器的建模與實驗研究[D]. 苗雨.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]基于氣動軟體驅動器的仿生爬行機器人研究[D]. 席作巖.哈爾濱工程大學 2017
[3]一種充氣式軟體全向彎曲模塊關鍵技術研究[D]. 董紅兵.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[4]線驅動硅膠軟體機械臂建模與控制[D]. 王超.上海交通大學 2015



本文編號：3234809