熱力耦合作為軟體機器人的一種致動方式,在較低的驅(qū)動電壓或電流下即可產(chǎn)生相當大的宏觀致動,其驅(qū)動力和可移動性較強。本課題在對軟體生物運動學研究的基礎上,提出了一種直線運動的柔性腔體,并對柔性腔體的設計、制作、驅(qū)動和控制策略進行了研究。首先,通過對軟體生物蛇的直線運動原理進行分析,設計了一種柔性腔體。柔性腔體采用熱力耦合的致動方式,不僅可以實現(xiàn)直線運動,還能夠主動識別障礙物并及時調(diào)整運動策略。模具設計采用部分鑄模再組合的方式,先分別設計腔體和底的模具并利用3D打印技術打印,然后按制作方案完成了柔性腔體的制作。其次,利用無水乙醇對柔性腔體的腔體材料進行了改性,使柔性腔體在更低的驅(qū)動電壓或電流下產(chǎn)生更大的變形。研究了改性后硅膠/無水乙醇復合材料的表面形貌及力學特性,確定了復合材料的最佳配比。探索了柔性腔體的形變行為,同時利用ABAQUS分析并揭示了腔體隔斷數(shù)量、各處壁厚、隔斷寬度、隔斷深度對柔性腔體變形的影響規(guī)律。最后,對柔性腔體的熱力耦合進行了分析,確定了熱力耦合致動方式的可行性,研究了柔性腔體的致動原理,并依據(jù)柔性腔體的結(jié)構(gòu)和行進條件,分析理想狀態(tài)下的柔性腔體在周期性通斷電時的運動過程。設... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 軟體機器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 流體致動
        1.2.2 物理致動
        1.2.3 化學致動
        1.2.4 其他致動方式
    1.3 軟體機器人目前面臨的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展趨勢
        1.3.1 致動方式
        1.3.2 軟體材料
        1.3.3 建模技術
        1.3.4 控制技術
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 柔性腔體的設計與制備
    2.1 引言
    2.2 柔性腔體的結(jié)構(gòu)設計
        2.2.1 柔性腔體設計思想
        2.2.2 驅(qū)動方式的選擇
        2.2.3 柔性腔體結(jié)構(gòu)設計方案
    2.3 柔性腔體的材料選擇
        2.3.1 主體材料的選擇
        2.3.2 熱源材料的選擇
    2.4 柔性腔體的制備方法
        2.4.1 基于3D打印的模具制作方法
        2.4.2 柔性腔體的制備過程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 柔性腔體的力學性能和參數(shù)影響規(guī)律
    3.1 引言
    3.2 腔體材料的改善與表征
        3.2.1 腔體材料的改善
        3.2.2 復合材料的微觀表征
        3.2.3 力學性能測試
    3.3 基于Yeoh模型的腔體形變分析
        3.3.1 Yeoh模型
        3.3.2 腔體形變分析
    3.4 柔性腔體的仿真方法
        3.4.1 ABAQUS軟件簡介
        3.4.2 材料參數(shù)
    3.5 柔性腔體的仿真分析
        3.5.1 腔體隔斷數(shù)量對腔體變形的影響
        3.5.2 腔體壁厚對腔體變形的影響
        3.5.3 腔體隔斷寬度對腔體變形的影響
        3.5.4 腔體隔斷深度對腔體變形的影響
        3.5.5 腔體的應力分布
    3.6 本章小結(jié)
第四章 柔性腔體的熱力耦合分析與運動控制研究
    4.1 引言
    4.2 柔性腔體的熱力耦合分析
        4.2.1 柔性腔體的熱力耦合模型
        4.2.2 腔體固定體積內(nèi)溫度與壓強關系
        4.2.3 柔性腔體運動原理分析
        4.2.4 柔性腔體周期運動分析
    4.3 柔性腔體的控制系統(tǒng)研究
        4.3.1 控制系統(tǒng)的整體設計
        4.3.2 主要硬件模塊
        4.3.3 控制系統(tǒng)接線圖
        4.3.4 控制程序
    4.4 柔性腔體的運動實驗研究
        4.4.1 柔性腔體直線運動響應電流的實驗研究
        4.4.2 柔性腔體直線運動響應時間的實驗研究
        4.4.3 柔性腔體爬坡運動實驗研究
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文和專利
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2949311