典型气动柔性执行器的设计建模与应用

发布时间：2022-02-21 00:07

　　软体机器人属于连续体仿生机器人,是近年来迅速发展的新兴领域。在复杂情景中,软体机器人能够通过主动变形来应对空间狭小,状况难以预测的环境;同时还能够被动变形以适应周围的障碍物,减少潜在碰撞带来的自身损害和对环境造成的风险。作为其执行机构,柔性执行器是软体机器人不可或缺的重要组成部分。因此对其开展理论和相关技术研究可有效促进软体机器人的设计发展和应用推广。本文首先对三种典型柔性执行器的建模方法进行研究,建立圆柱形柔性执行器的纤维径向约束数学模型,证明单向径向缠绕会使柔性执行器发生轴向旋转,双向径向缠绕则会消除旋转影响;利用分段常曲率模型推导出圆柱形柔性执行器的运动表达式;描述多腔体气动网格和单腔单侧限位柔性执行器的运动模型。对单腔单侧限位柔性执行器结构尺寸及模具进行设计;利用3D打印技术制造柔性执行器模具;使用尼龙材料作为应变限制层,使充入气体后柔性执行器向单侧弯曲。为避免腔体过度膨胀同时增加柔性执行器的强度,在柔性执行器外壁缠绕凯夫拉纤维限制其径向过度膨胀。搭建柔性执行器气动实验平台,设计实验平台的气路换向方案;利用压力传感器测量气路压力,利用弯曲角度传感器记录柔性执行器弯曲角度;利用A... 

【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】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

LCE毛虫机器人原理图

图 1-3 LCE 毛虫机器人原理图学院、哈佛大学和韩国汉城国立大学的研究人器人，通过在聚合管周围环绕网格状形状记忆合大的冲击力[12]。合金丝材质为 NiTi，加热后形状动运动。网格状形状记忆合金丝构成的蚯蚓身体缩成波浪形状推动自身前进。Meshworm 的最大棒性，如图 1-4 所示，经检验该机器人可以不受原有的运动状态[13]。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图 1-5 人工肌肉结构示意图王学院受章鱼触角启发提出一种刚度可控的、可用于微4]。该机械臂以阻塞技术为基础，其类流体行为来自于空够使该机械臂以较大幅度变形（图 1-6 a）。当气体排出，，表现出一定的刚度（图 1-6 b）。

【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]基于Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型的超弹性橡胶材料有限元分析[J]. 黄建龙,解广娟,刘正伟.  橡胶工业. 2008(08)

硕士论文
[1]一种软体机器人执行器的建模与实验研究[D]. 苗雨.哈尔滨工业大学 2017
[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



本文编号：3636086