基于步进电机的微型蠕动泵特性研究

发布时间：2021-01-07 16:31

　　软体爬行机器人作为一种新型的机器人,具有适应环境的能力。但目前软体执行器主要采用阀控形式,效率低,且负载较小。本文采用蠕动泵直接驱动软体执行器形式,减少阀的使用,增强软体执行器的负载能力。本文主要目的是针对蠕动泵进行再压力流量特性、功耗特性、动态特性的研究。本文针对蠕动泵,使用ABAQUS软件建立了蠕动泵Yeoh固体超弹性三维模型,提出了一种通过拉伸实验、压紧实验,对Yeoh材料参数提取、拟合优化的方法,并通过蠕动泵的扭矩实验验证了模型的准确性。为了进一步探讨压力流量特性,建立了以蠕动泵几何简化计算法、二维流固耦合、三维流固耦合的三种流量的计算方法,并比较三种模型的优劣性。通过搭建了压力流量实验平台,测得了蠕动泵的压力流量曲线,与仿真对比结果,论证了仿真的模型的准确度。结合二维流固耦合以及三维固体模型,分析了微型蠕动泵弯曲度与滚轮数目的效率最佳的匹配,以及对不同旋转半径、材料及进给量的仿真对比,分析了效率最优的蠕动泵结构。通过ABAQUS的蠕动泵径向挤压仿真,改变泵管、滚轮、外壳的截面形状组合,比较了蠕动泵不同形状组合的优劣性,提出了蠕动泵形状的能耗最低组合。最后,建立步进电机、蠕动泵... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

蛇形运动软体机器人

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2011 年，美国剑桥麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室[5]提出了一种波动蛇形运动软体机器人，如图 1-1 所示，其结构长 280mm，高 32mm，宽 12mm。实际上利用了蛇的蠕动运动，与地面接触仍是刚体结构，其爬行速度只达到 9mm/s，由于其驱动方面由一个泵与八个电磁阀组成，很明显再其尾巴占用很大的体积，造成结构头小尾大，十分笨拙。

a)蛇形机器人本体b)蛇形机器人驱动图 1-1 蛇形运动软体机器人图 1-2 哈佛第二代软体机器人2014 年，哈佛大学[3]提出了一种 6 腔室的第二代软体机器人，如图 1-2 所示机器人由有机硅弹性体，聚芳酰胺织物和空心玻璃微球组成的复合材料构成，由个泵与 6 个阀控制 6 个腔体（Pneu-Net），本体长 0.65mm，速度能够达到 18m显然由两个泵拖动大型躯体（重达 3.5kg），很难达到很好的动态性能。

【参考文献】：
期刊论文
[1]多轴联动构造蠕动泵与针头的协调关系[J]. 任工昌,曹愿愿.  中国工程机械学报. 2017(05)
[2]气压驱动软体机器人运动研究[J]. 费燕琼,庞武,于文博.  机械工程学报. 2017(13)
[3]软体机器人结构机理与驱动材料研究综述[J]. 李铁风,李国瑞,梁艺鸣,程听雨,杨栩旭,黄志龙.  力学学报. 2016(04)
[4]基于ABAQUS的显式动力学分析方法研究[J]. 朱跃峰.  机械设计与制造. 2015(03)
[5]蠕动泵流量的理论计算与试验验证[J]. 王道臣,陈志军,韩玉明,李建冬.  化工自动化及仪表. 2015(02)
[6]基于专利分析的蠕动泵设计研究[J]. 刘伟,刘璇,檀润华.  工程设计学报. 2013(05)
[7]步进电机加减速曲线的算法研究[J]. 崔洁,杨凯,肖雅静,颜向乙.  电子工业专用设备. 2013(08)
[8]圆环型压电蠕动泵的结构设计与仿真[J]. 梁莉,马旭,张铁民.  农业工程学报. 2012(11)
[9]软体机器人研究现状综述[J]. 曹玉君,尚建忠,梁科山,范大鹏,马东玺,唐力.  机械工程学报. 2012(03)
[10]直驱式容积控制电液伺服系统及其发展现状[J]. 郑洪波,孙友松.  机床与液压. 2011(02)

硕士论文
[1]基于全周期仿真代理模型的软管泵分析设计及优化[D]. 张永斌.浙江大学 2017
[2]大流量蠕动泵特性研究及试验系统设计[D]. 陶金牛.华中科技大学 2014
[3]基于齿层比磁导法的混合式步进电动机设计技术研究[D]. 吴莎莎.哈尔滨工业大学 2010
[4]基于模糊PID的步进电机控制技术研究[D]. 肖云茂.浙江工业大学 2009
[5]软管泵软管失效因素研究及软管泵结构改进[D]. 周小超.北京林业大学 2007



本文编号：2962875