离子液凝胶软体机器人可弯曲模块

发布时间：2021-12-24 10:35

　　软体机器人因其结构柔软、驱动方式新颖等特点,可作业于传统刚性机器人受限的环境,近年来受到了学术界、工业界的广泛关注。软体机器人的驱动方式摒弃传统的电机驱动和刚性部件传动,因此新型柔性驱动器的研制成为了软体机器人研究重点。离子液凝胶作为一种新型的电制动柔性材料,宏观尺度上具有固体自束缚特征,微观尺度上具有液体流动性,可用于软体机器人的制造。离子液凝胶柔性驱动器的驱动原理为多物理场耦合作用效果,目前并无成熟的方法用以计算其变形行为,较为认可的机理为凝胶内部自由态离子在静电场作用下发生迁徙,因阴阳离子体积占比差距较大而引起正负极膨胀或收缩。由于热膨胀效应与离子液凝胶正负极溶胀行为类似,因此可用热膨胀模型代替其力电耦合效应。本文建立了关于离子液凝胶柔性驱动器的热膨胀等效模型,通过迭代收敛计算可得到其等效力电耦合系数。此外,从力学分析角度,离子液凝胶空间结构为典型的三维多孔网状结构,且应力应变曲线呈现非线性特征,变形更接近于超弹性材料。在本文中采用不同参数的超弹性本构对离子液凝胶柔性驱动器进行了分析,并将不同模型下的分析结果加以对比。最后,基于数值模拟分析的经验,本文通过结构设计与优化设计了可实... 

【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】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SMA驱动的仿生鱼和仿生蝠鲼[35]

因此可用热膨胀模型代替其力电耦合效应。性驱动器的热膨胀等效模型，通过迭代收敛计算可外，从力学分析角度，离子液凝胶变形更接近于超参数的超弹性本构、线弹性材料本构分别对离子液并将不同模型下的分析结果加以对比。最后，基于过结构设计与优化设计了可实现二维弯曲运动的三动器，可用于仿生爬行、蠕动、医疗检测与手术等图 1-1 SMA 驱动的仿生鱼和仿生蝠鲼[35]

SMA驱动的仿生海龟[37]

【参考文献】：
期刊论文
[1]离子液凝胶软体机器人操作手[J]. 王志鹏,何斌,刘新华,王启刚.  科学通报. 2016(23)
[2]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)
[3]软体机器人研究综述[J]. 何斌,王志鹏,唐海峰.  同济大学学报(自然科学版). 2014(10)
[4]软体机器人的分类与加工制造研究[J]. 尤小丹,宋小波,陈峰.  自动化仪表. 2014(08)
[5]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)
[6]机器人的研究现状及其发展趋势[J]. 李航,宋春华,罗胜彬,韦兴平,刘小利.  微特电机. 2013(04)
[7]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)
[8]柔性铰链机构设计方法的研究进展[J]. 于靖军,裴旭,毕树生,宗光华,张宪民.  机械工程学报. 2010(13)
[9]位场延拓的积分-迭代法[J]. 徐世浙.  地球物理学报. 2006(04)
[10]仿生学的意义与发展[J]. 路甬祥.  科学中国人. 2004(04)

硕士论文
[1]介电高弹体柔性结构设计与力电耦合性能研究[D]. 邹咤南.浙江大学 2014
[2]基于离子液体凝胶的电致动膜材料研究[D]. 沈倩宇.上海师范大学 2012



本文编号：3550331