软体机器人形状控制与心脏运动跟踪控制

发布时间：2021-09-28 03:10

　　从软体动物和柔软器官获得灵感的仿生软体机器人已经获得了研究者的大量关注。与刚体机器人相比,软体机器人由于使用柔软、具有弹性的材料制作,拥有了更好的变形能力、环境适应能力和交互安全性,能够非常灵活地运动和操作,非常适合在一些动态的、不确定的和非结构化的环境中应用,例如医疗手术、灾难救援、军事侦察和科学探索。受到章鱼和象鼻启发,本文研究的软体机器人是用硅胶制成的,参考肌肉收缩方式,机器人内部嵌入四根拉线,拉线与在末端的圆环相连,通过舵机改变拉线长度使得末端受力,从而使软体机器人变形,同时,还在软体机器人末端嵌入了一个相机和一个距离传感器。如何利用软体机器人的变形能力完成特定的任务（例如心脏消融手术）是具有挑战性的工作。在软体机器人行进过程中,为了能够控制机器人来躲避环境中的障碍物,本文提出了一种软体机器人三维形状控制算法。通过假设软体机器人中心线具有常曲率和挠率,定义了机器人的三维形状参数,即曲率、挠率和偏转角。利用圆柱螺旋线方程来描述机器人形状,获得了驱动拉线长度和形状参数之间的函数关系,并推导获得了能表示拉线长度变化速率和形状参数变化速率之间关系的雅可比矩阵。根据该雅可比矩阵设计了形状... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

软体机器人Fig1-1Softrobotics但是其材料柔软特性带来运动灵活性的同时，也使得建模和控制上必须考虑

图 1-2 仿生鱼形机器人[37]Fig 1-2 Biomimetic fish-like robot[37]anzani[38]等人设计了一种由两个气动模块组成的软体机器人，如图 1-块内部有三个气囊通道和硬度控制通道，因此，该气动软体机器人形能力和刚度调节能力，机器人每一个模块的偏转角、曲率和弧长

图 1-3 气动软体操作臂[38]Fig 1-3 Pneumatic soft manipulator[38]odage[39]等人设计了一种由液压肌肉驱动的机器人，如图 1-4 所示，段组成，每一段的形状定被定义为曲率半径、曲率角和偏转角，并

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离子液体聚合物凝胶的新型柔性驱动器[J]. 何斌,唐海峰.  中国科技信息. 2014(06)
[2]形状记忆合金丝驱动的仿生墨鱼水下机器人的原型设计[J]. 高飞,王玉魁,王振龙,王扬威,李健.  机器人. 2013(03)
[3]心脏动脉旁路手术中手术辅助机器人的模型跟随控制[J]. 梁帆,孟晓风,董登峰.  光学精密工程. 2012(01)
[4]新型智能材料:电活性聚合物的研究状况[J]. 党智敏,王岚,王海燕.  功能材料. 2005(07)

硕士论文
[1]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：3411130