【摘要】：經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,剛性組件機(jī)器人已經(jīng)幫助制造業(yè)發(fā)生了革命性的變化,但是它的靈活性不足和越障能力弱,只能在有限的環(huán)境里工作,難以滿足復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性需求。為了能在復(fù)雜環(huán)境下完成任務(wù),科學(xué)家受到大自然軟體生物身體結(jié)構(gòu)的啟發(fā),從結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)方面仿生軟體生物,開(kāi)展軟體機(jī)器人設(shè)計(jì)研究。彈性體材料具有物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),是軟體機(jī)器人制造的理想材料之一。本文對(duì)軟體機(jī)器人用彈性體材料硅橡膠的力學(xué)行為開(kāi)展了理論與實(shí)驗(yàn)研究,主要研究工作和結(jié)論如下。首先,通過(guò)綜合對(duì)比Ecoflex系列硅橡膠彈性體材料的參數(shù),選擇Ecoflex00-30作為實(shí)驗(yàn)材料。借助單軸拉伸試驗(yàn)機(jī),測(cè)試不同熱處理溫度、拉伸次數(shù)、拉伸時(shí)間、摻雜材料等參數(shù)下硅橡膠試樣的力學(xué)行為,運(yùn)用Origin軟件繪制其應(yīng)力-應(yīng)變曲線,分析其力學(xué)行為的變化規(guī)律及影響機(jī)制,結(jié)果表明,硅橡膠的拉伸力學(xué)性能隨熱處理工藝溫度的升高而下降;初始拉伸時(shí)間越長(zhǎng),硅橡膠的彈性模量就越小;往復(fù)拉伸頻率越高,硅橡膠材料的拉伸性能變化越大,即初始彈性模量隨拉伸頻率的增加而升高;PDMS添加量越多,試樣彈性模量越大,硅橡膠材料的抗拉伸性能越強(qiáng)。其次,模仿軟體動(dòng)物軀體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),運(yùn)用Solidworks設(shè)計(jì)出半圓型腔室軟體致動(dòng)器模具,借助3D打印機(jī)打印出對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器模具,采用Ecoflex 00-30材料制作出軟體致動(dòng)器。通過(guò)改變通入腔體氣體壓強(qiáng)的大小,實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器的彎曲變形運(yùn)動(dòng),借助Abaqus對(duì)致動(dòng)器模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證性對(duì)比分析。最后,充分利用彈性體材料硅橡膠優(yōu)秀的物理性能,將其應(yīng)用于半圓型軟體腔室致動(dòng)器設(shè)計(jì),并系統(tǒng)研究熱處理和摻雜PDMS等參數(shù)下腔體結(jié)構(gòu)致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)-材料綜合變形行為及力學(xué)行為的影響規(guī)律,實(shí)現(xiàn)對(duì)軟體致動(dòng)器材料結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力學(xué)行為研究。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ333.93;TP242
【圖文】：

圖 1.2 軟體蚯蚓的紙面運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（a）和斜坡運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（b）Figure 1.2 Manual movement on the paper (a) and movement on the slope (b)圖 1.3.軟體仿生機(jī)器人：A）Marchese[34]的自主魚(yú)；B）Koichi Suzumori[35]的；C）Ilievski[36]利用軟光刻制造簡(jiǎn)單夾具；D）Seok[37]研究制造的蠕蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)；E手掌抓握機(jī)器人；F）Laschi[31]的軟體章魚(yú)機(jī)器人Figure 1.3. Software bionic robot: A) Marchese[34]autonomous fish; B) Koichi Staid robot fish; C) Ilievski[36]using soft lithography to make simple fixtures ied the manufacturing of worm movements; E) Deimel[38]palm gripping robot; F

圖 1.3.軟體仿生機(jī)器人：A）Marchese[34]的自主魚(yú)；B）Koichi Suzumori[35]的C）Ilievski[36]利用軟光刻制造簡(jiǎn)單夾具；D）Seok[37]研究制造的蠕蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)；E掌抓握機(jī)器人；F）Laschi[31]的軟體章魚(yú)機(jī)器人igure 1.3. Software bionic robot: A) Marchese[34]autonomous fish; B) Koichi Sid robot fish; C) Ilievski[36]using soft lithography to make simple fixtures d the manufacturing of worm movements; E) Deimel[38]palm gripping robot; Fare octopus robot

圖 1.1 基于化學(xué)凝膠的仿生尺蠖Figure 1.1 Biomimetic ruler based on chemical gel圖 1.2 軟體蚯蚓的紙面運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（a）和斜坡運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（b）ure 1.2 Manual movement on the paper (a) and movement on the slope

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2785168