隨著機器人的發(fā)展,機器人進入到越來越多的領域,在一些復雜狹小的地形下,傳統(tǒng)機器人因多采用硬質(zhì)材料制得,導致剛度過大,無法滿足其作業(yè)要求�；诖�,軟體機器人越來越受到研究者們的關注。軟體機器人可變形、自由度高,在醫(yī)療、救援、勘察領域巨大的應用前景。但是軟體機器人在其材料、加工、控制、仿真模擬上仍有很多不足。本文對氣動仿蠕蟲軟體機器人驅(qū)動器結構進行了研究,主要研究內(nèi)容與成果包括:設計了一種三腔式仿蠕蟲軟體機器人的結構,材料選用硅膠與纖維,通過三腔的搭配使機器人能在空間中實現(xiàn)全向運動功能;提出在觸足前接觸面涂抹摩擦系數(shù)較小的材料來增加非對稱性摩擦,以此增加運動性能。推導出簡化驅(qū)動器模型的彎曲方向與驅(qū)動氣壓之間的關系、驅(qū)動器模型伸長比與驅(qū)動氣壓之間的關系、彎曲角度與驅(qū)動氣壓之間的關系。對驅(qū)動器進行ABAQUS有限元仿真模擬,選用Yeoh模型作為驅(qū)動器基體硅膠材料的本構模型,研究了纖維環(huán)半徑、纖維環(huán)間距、纖維纏繞方式、氣腔形狀這四個因素對驅(qū)動器的伸長與彎曲性能的影響。結果表明:增大纖維環(huán)半徑能提升驅(qū)動器的伸長與彎曲性能;增大纖維環(huán)間距會出現(xiàn)氣漲現(xiàn)象,適當?shù)臍鉂q現(xiàn)象可以提升驅(qū)動器的伸長與彎曲性能;... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

仿生章魚機器人

圖 1-2 仿毛蟲機器人如圖 1-2 所示的是由 Tufts 大學 Barrty A. Trimmer 實驗室研制的一款仿機器[19]。將形狀記憶合金制作成彈簧的樣子，內(nèi)置于由硅膠材料組成的基體中。通過在硅膠基體中嵌入纖維絲，使硅膠基體產(chǎn)生各向異性[20]。對 SMA 的加熱，可以使機器人達到 30%到 100%的應變。硅膠基體提供器的回復力。通過加熱—伸長—斷電恢復溫度—硅膠提供收縮力的循環(huán)達到前進的運動的目的。此外國外還有日本立命管大學研制的蠕動跳躍機器人，可以完成蠕動躍動作；美國塔夫斯大學研制軟體機器人 GoQBot，可以滾動與跳躍[21]些都是利用 SMA 材料來驅(qū)動的軟體機器人。國內(nèi)同樣在 SMA 驅(qū)動機器人上有很多研究。浙江大學劉偉庭博士， SMA 的特點，研制了如圖 1-3 所示的柔性蠕蟲機器人[22]。水平面爬行可以得到 2.5 mm/s，還能夠在 40 度斜坡上爬行，同樣是將 SMA 內(nèi)嵌于基體內(nèi)，采用分段驅(qū)動，來帶動機器人運動。

圖 1-3 柔性蠕蟲機器人還有中國科學技術大學毛世鑫博士研制的仿海星結構機器人[23]。如圖1-4 所示為五足海星狀機器人，每一個足內(nèi)都有嵌有 SMA 材料，通過分別控制五個足內(nèi)的 SMA 產(chǎn)生形變，運動組合，使海星產(chǎn)生不同的運動。圖 1-4 五足仿海星機器人

【參考文獻】：
期刊論文
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[8]仿生材料電活性聚合物“人工肌肉”的研究進展[J]. 李曉鋒,梁松苗,李艷芳,王永鑫,徐堅.  高分子通報. 2008(08)
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博士論文
[1]輻射對稱仿生柔體機器人協(xié)同推進機理及實現(xiàn)技術[D]. 毛世鑫.中國科學技術大學 2014
[2]軟體蠕動機器人系統(tǒng)之研究[D]. 劉偉庭.浙江大學 2006

碩士論文
[1]多運動模式仿蠕蟲氣動柔性機器人關鍵技術研究[D]. 周雄兵.南京理工大學 2017
[2]介電高彈體柔性結構設計與力電耦合性能研究[D]. 鄒咤南.浙江大學 2014



本文編號：2964388