軟體動(dòng)物作為地球上出現(xiàn)最早的多細(xì)胞動(dòng)物,經(jīng)過大自然億萬年的進(jìn)化,遍布地球的各個(gè)角落,它們進(jìn)化出各種生理結(jié)構(gòu)去適應(yīng)復(fù)雜多變的自然環(huán)境。受到軟體動(dòng)物身體構(gòu)造的啟發(fā),軟體機(jī)器人技術(shù)也慢慢成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)熱門課題。相對剛體機(jī)器人局限性,軟體機(jī)器人的柔韌性和緊湊型更適應(yīng)多變的非人造環(huán)境,在與人類交互過程中的安全性也要優(yōu)于剛體機(jī)器人。隨著人類探索領(lǐng)域的不斷拓展,軟體機(jī)器人必將發(fā)揮更大的作用。經(jīng)過多年的發(fā)展,軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)從簡單到復(fù)雜取得長足的進(jìn)步。并正在向著靈活緊湊和多自由度方向繼續(xù)發(fā)展,但是目前的驅(qū)動(dòng)器和傳感器都自于傳統(tǒng)剛體機(jī)器人,由于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器體積巨大且笨重,而傳感器缺乏柔性。這些都不符合軟體機(jī)器人靈活、緊湊、集成度高的發(fā)展要求。尋找有別于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式、傳感和控制方式就成為軟體機(jī)器人的發(fā)展重點(diǎn)。另一方面軟體機(jī)器人都是針對特定任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì),缺少通用性,且造價(jià)昂貴。如果能將軟體機(jī)器人進(jìn)行模塊化,設(shè)計(jì)出可以精確控制的通用柔性驅(qū)動(dòng)模塊,再針對特定任務(wù)使用柔性模塊組裝出軟體機(jī)器人。這種模塊化設(shè)計(jì)軟體機(jī)器人思路可以大大提高生產(chǎn)效率、降低成本和節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間。本文圍繞著柔性驅(qū)動(dòng)模塊、形狀記憶合金彈簧...

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 仿生軟體機(jī)器人概述
        1.2.2 陸地移動(dòng)類軟體機(jī)器人
        1.2.3 游泳類軟體機(jī)器人
        1.2.4 抓取類軟體機(jī)器人
    1.3 智能柔性驅(qū)動(dòng)器的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 柔性驅(qū)動(dòng)器概述
        1.3.2 柔性驅(qū)動(dòng)器的研究現(xiàn)狀
    1.4 軟體機(jī)器人控制與形狀檢測研究現(xiàn)狀
        1.4.1 軟體機(jī)器人控制與形狀檢測概述
        1.4.2 軟體機(jī)器人傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.5 柔性仿生靈巧手的研究現(xiàn)狀
    1.6 仿生軟體機(jī)器人研究啟示
    1.7 論文研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
        1.7.1 論文研究內(nèi)容
        1.7.2 論文組織結(jié)構(gòu)
第二章 柔性驅(qū)動(dòng)模塊的仿生設(shè)計(jì)及工藝
    2.1 引言
    2.2 柔性驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)的仿生學(xué)設(shè)計(jì)
        2.2.1 章魚腕足肌肉結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性的分析
        2.2.2 仿章魚腕足柔性驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)
        2.2.3 驅(qū)動(dòng)器模塊的澆筑工藝
    2.3 SMA彈簧特性分析
    2.4 柔性驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)方法和控制系統(tǒng)
    2.5 控制系統(tǒng)與控制方法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 柔性驅(qū)動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與建模
    3.1 引言
    3.2 構(gòu)建柔性驅(qū)動(dòng)器模塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
    3.3 關(guān)節(jié)空間到操作空間的映射關(guān)系
    3.4 柔性驅(qū)動(dòng)器模塊的工作空間分析
    3.5 關(guān)節(jié)空間和驅(qū)動(dòng)空間的映射關(guān)系
    3.6 壓縮狀態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系式
    3.7 柔性驅(qū)動(dòng)器模塊的受力分析
    3.8 本章小結(jié)
第四章 柔性驅(qū)動(dòng)模塊的閉環(huán)控制及軌跡跟蹤的實(shí)現(xiàn)
    4.1 引言
    4.2 傳感器數(shù)字電壓信號和距離的關(guān)系校正
    4.3 柔性模塊單方向彎曲角和傳感器距離變化量的關(guān)系建模
        4.3.1 視覺系統(tǒng)的建立
        4.3.2 視覺檢測彎曲角原理
        4.3.3 視覺檢測圖像算法
        4.3.4 彎曲測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
        4.3.5 彎曲角測量對比
    4.4 柔性驅(qū)動(dòng)器模塊二維運(yùn)動(dòng)控制
        4.4.1 柔性驅(qū)動(dòng)器模塊控制系統(tǒng)
        4.4.2 柔性驅(qū)動(dòng)器模塊的運(yùn)動(dòng)分解
        4.4.3 柔性驅(qū)動(dòng)器模塊運(yùn)動(dòng)控制流程
    4.5 柔性模塊的空間運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤
        4.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.5.2 柔性模塊的圓軌跡跟蹤
        4.5.3 柔性模塊的螺旋軌跡軌跡跟蹤
    4.6 四節(jié)柔性機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
    4.7 本章小結(jié)
第五章 柔性驅(qū)動(dòng)器模塊的優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 外加載荷狀態(tài)下的柔性模塊分析
    5.3 柔性驅(qū)動(dòng)器模塊的改進(jìn)
    5.4 柔性模塊彎曲角的插值法
        5.4.1 插值法概述
        5.4.2 柔性模塊的插值流程
        5.4.3 視覺測量對比
    5.5 輕量化柔性驅(qū)動(dòng)器模塊
        5.5.1 引言
        5.5.2 輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.6 柔性臂和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.6.1 柔性臂整體設(shè)計(jì)
        5.6.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.7 柔性機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)分析
        5.7.1 柔性機(jī)械臂蜷縮和伸展運(yùn)動(dòng)
        5.7.2 柔性機(jī)械臂抓取物體
    5.8 本章小結(jié)
第六章 基于形狀記憶合金的仿生靈巧手的設(shè)計(jì)
    6.1 引言
    6.2 人手的仿生學(xué)研究
        6.2.1 引言
        6.2.2 人手的基本構(gòu)造
    6.3 仿生靈巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝
        6.3.1 仿生靈巧手骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.3.2 仿生靈巧手蒙皮的設(shè)計(jì)及工藝流程
    6.4 仿生靈巧手控制實(shí)現(xiàn)
        6.4.1 仿生靈巧手控制系統(tǒng)組成
        6.4.2 仿生靈巧手控制策略
    6.5 仿生靈巧手的手勢控制實(shí)驗(yàn)
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
        7.1.1 論文的主要研究成果
        7.1.2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果
致謝



本文編號：3804651