并联式线驱动模块化软体臂研究

发布时间：2021-01-27 18:37

　　软体机器人相对于传统刚性机器人在灵活性、适应性、交互性等多方面具有优势,是目前机器人领域的一个重要分支。软体臂的设计灵感主要来自于自然界中的章鱼臂、象鼻等,这类生物可自由地进行扭转、弯曲等多形式运动和灵活操作物品,利用柔性材料制作的软体臂能够灵活运动,并能安全地进行任务作业,在助老助残、医疗康复、微创手术、太空操作等方面具有很大的应用前景,已成为软体机器人领域重要的研究方向之一。本文基于并联机器人的支撑杆结构形式提出了一种新型并联式线驱动方案,并设计模块化软体臂,可同时实现扭转和弯曲两种运动模式,对模块的设计、制备、运动学建模以及由串联软体臂的装配、运动学建模以及样机性能实验开展研究。首先,针对目前大多软体臂运动模式单一的问题,受机器人模块化思想和并联机器人支撑杆排布方式启发,设计了一种能够可同时实现弯曲和扭转两种运动形式的线驱动软体模块,通过不同的驱动线组合,可以实现弯曲和扭转两种运动模式;基于应变能函数对柔性材料的应力和应变关系的进行描述,使用ABAQUS有限元分析软件分析软体模块的三个设计参数对其运动性能的影响规律,在此基础上完成了模块的制备。其次,针对非线性导致软体模块运动学建... 

【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】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

意大利Sant’Anna大学研制的线驱动仿章鱼软体臂

带动其与臂连接处产生一定力或力矩，从而驱动软体臂进行运2012 年，意大利 Sant’ Anna 大学研制的线驱动软体仿章鱼臂机器人[12]如示。软体臂躯体呈锥形，长度为 270mm，底部直径为 15mm，最远端直m。轴向紧贴臂的外侧布置 4 根驱动线（图中红点位置）用来驱动软体臂该学校研制的另一款由十二根驱动线驱动的仿章鱼软体臂如图 1-2 所示，动线每隔 90°安置在底座上，每组有 3 段不同长度的驱动线分别嵌在软硅胶的不同位置上。文章基于 Kelvin-Voight 线性黏弹性本构方程建serat 应变模型，确定了软体臂在水下环境中的动力学模型。但该模型中并缆与硅胶体的摩擦力，影响模型的准确性。图 1-1 意大利 Sant’Anna 大学研制的线驱动仿章鱼软体臂

海交通大学研制的有四根驱动线’ Anna 大学基于模块化思想图 1-4 所示，每个模块都有械臂的末端连接了一个类似体。在机械臂中间嵌入一个性的同时还可以兼顾速度和利 Sant’Anna 大学研制的线驱动大学的 Zheng Li 等人提出了[21-22]，如图 1-5 所示。它主

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于软体机器人冗余自由度的实时避障位置控制[J]. 倪杭,王贺升,陈卫东.  机器人. 2017(03)
[2]基于光纤光栅传感器的软体机械臂三维形状检测方法[J]. 王超.  化工自动化及仪表. 2015(10)

博士论文
[1]碳纳米管柔性传感器与多层可延展柔性电路[D]. 黄振龙.电子科技大学 2017

硕士论文
[1]基于低熔点合金的变刚度软体仿人手指研制[D]. 张海容.哈尔滨工业大学 2018
[2]充气式螺旋纯扭转软体机器人模块的研究[D]. 许彬彬.哈尔滨工业大学 2017
[3]线驱动硅胶软体机械臂建模与控制[D]. 王超.上海交通大学 2015
[4]柔性机械臂的运动学和动力学建模及视觉伺服控制[D]. 俞晓瑾.上海交通大学 2013



本文编号：3003539