發(fā)布時(shí)間：2021-02-09 16:49

　　相對(duì)剛性機(jī)器人而言,軟體機(jī)器人的機(jī)械本體由具有一定彈性的軟質(zhì)材料制成,在與外界發(fā)生碰撞時(shí)能夠吸收一定碰撞能,有效避免或減輕對(duì)外界和自身的傷害,因此軟體機(jī)器人在人機(jī)交互等應(yīng)用場(chǎng)合具有更大優(yōu)勢(shì)。此外,軟體機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變形,對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力也更強(qiáng)。因此,軟體機(jī)器人近年來(lái)成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文從軟體機(jī)器人所需的柔性驅(qū)動(dòng)技術(shù)出發(fā),選擇具有高能量密度和快響應(yīng)速度的丙烯酸類介電彈性體薄膜作為驅(qū)動(dòng)材料,研究單自由度的最小能量型柔性關(guān)節(jié)的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)及雙穩(wěn)態(tài)特性,在此基礎(chǔ)上給出該類型關(guān)節(jié)的量化設(shè)計(jì)方法,并利用此設(shè)計(jì)方法研制了兩種軟體機(jī)器人。具體內(nèi)容如下。在靜力學(xué)特性方面,由于介電彈性體薄膜是一種具有粘彈性的超彈性材料,擁有復(fù)雜的非線性本構(gòu)關(guān)系,而且柔性關(guān)節(jié)在彎曲時(shí)薄膜會(huì)形成特殊馬鞍面形貌,所以很難基于牛頓力學(xué)建立精確的靜力學(xué)解析模型。本文基于熱力學(xué)理論框架和高彈聚合物力學(xué)理論,采用Yeoh應(yīng)變能密度模型描述薄膜的本構(gòu)關(guān)系,借助ABAQUS軟件,建立柔性關(guān)節(jié)的有限元靜力學(xué)模型。利用該模型研究柔性框架鏤空區(qū)形狀、薄膜厚度對(duì)柔性關(guān)節(jié)靜力學(xué)性能的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究不同預(yù)拉伸方式和不同預(yù)拉伸率對(duì)關(guān)... 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

介電彈性體最小能量結(jié)構(gòu)工作原理

第 1 章 緒論S 柔性關(guān)節(jié)建模方法研究現(xiàn)狀從理論上對(duì) DEMES 結(jié)構(gòu)柔性關(guān)節(jié)進(jìn)行預(yù)測(cè)，研究人員關(guān)節(jié)，用來(lái)研究關(guān)節(jié)幾何參數(shù)對(duì)其性能的影響，也可衡變形角度。的Zhigang Suo首先針對(duì)介電彈性體提出非線性的機(jī)電介電彈性體的建模方面做出了許多成績(jī)[78,95]。課題組荷。在已知電場(chǎng)強(qiáng)度的情況下，以本征應(yīng)變的形式通題中，并將自由能函數(shù)和其衍生方程編入到用戶自定型進(jìn)行定義。能夠建模仿真分析包括平面，球形，抓模型，如圖 1-5 所示[79]。

圖 1-6 普林斯頓大學(xué)以 ABS 為柔性框架的 DEMES 結(jié)構(gòu)和物理模型Fig.1-6 DEMES and physical model with ABS as flexible frame by Princeton University(a) (b) (c)圖 1-7 EPFL 關(guān)于 DEMES 柔性關(guān)節(jié)模型的研究Fig.1-7 The model of DEMES joint constructed by EPFL新西蘭奧克蘭大學(xué)的 Benjamin O’Brien 等人利用介電彈性體的總應(yīng)變能量密度為材料拉伸所產(chǎn)生的能量密度和介電能量密度之和的方法，建立了介電彈性體的能量模型，并且通過(guò)給定預(yù)乘系數(shù)的方法定義了材料粘彈性的 Prony 系數(shù)，進(jìn)而建立了新型的應(yīng)變能函數(shù)，大大減少了計(jì)算量。并且對(duì)纖毛狀的 DEMES 結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]電活性介電彈性體的本構(gòu)理論和穩(wěn)定性[D]. 劉立武.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]最小能量型介電柔性關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)、建模及實(shí)驗(yàn)研究[D]. �？D.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3025935