气动软体触手机器人的设计与性能研究

发布时间：2023-03-18 18:43

　　软体机器人具有大形变和大弯曲的特点,其运动形式和性能,主要取决于驱动器。本文设计了一种气动驱动型软体驱动器,具有体积小、功率/重量比大、成本底、安全可靠等优点。首先基于波纹编织网设计了一种新型伸长型肌肉,并分析了新型编织网的编织原理。研究了新型伸长型气动肌肉的充气动态模型,对新型伸长型气动肌肉进行充气实验,研究了充气气压与肌肉形变长度和径向膨胀直径之间的关系,以及充气气压对新型伸长型气动肌肉刚度的影响。基于该伸长型气动肌肉,本文设计了两种不同的软体驱动模块,并对这两种柔性驱动模块充气弯曲原理进行了分析。建立了两种驱动模块的动力学模型与运动模型。为了验证柔性驱动模块运动学模型的准确性,搭建了气动测试实验平台,用于测试气压与柔性驱动器弯曲角度和形变长度之间的关系。基于新型气动肌肉研发了一种软体捕获触手机器人。整体主要由三个部件构成,每节有三节可单独控制的控制气道。后两节由六根气动肌肉按正六边形排列,相邻的两个气动肌肉组成一组控制气道。第一节由三根气动肌肉组成,气动肌肉按等边三角形排列,每根气动肌肉单独控制,整体由三节组成且每节都可单独控制,这样可以实现在三维空间上任意方向的弯曲。由于本文设...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外软体触手机器人研究现状
        1.2.1 国外软体触手机器人研究现状
        1.2.2 国内软体触手机器人研究现状
        1.2.3 连续机器人运动学研究现状
    1.3 主要研究内容
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究目的
        1.3.3 研究方案
第二章 伸长型气动肌肉及其特性分析
    2.1 引言
    2.2 伸长型气动肌肉结构原理
        2.2.1 伸长型气动肌肉结构
        2.2.2 伸长形气动肌肉的特点
    2.3 伸长形气动肌肉的制作
        2.3.1 硅胶管件制作工艺
        2.3.2 新型波纹编织网结构分析
    2.4 伸长形气动肌肉运动学模型
    2.5 新型气动肌肉运动学模型验证实验
    2.6 本章小结
第三章 基于新型气动肌肉的柔性气动关节研究
    3.1 引言
    3.2 气动柔性关节结构原理
    3.3 气动柔性关节运动学模型
    3.4 柔性关节模块运动建模
    3.5 本章小结
第四章 基于柔性驱动模块的软体触手机器人
    4.1 引言
    4.2 软体触手机器人结构原理
    4.3 软体触手形机器人运动学模型
    4.4 本章小结
第五章 柔性驱动模块气动实验
    5.1 引言
    5.2 气动实验测试
        5.2.1 实验测试传感器选用
        5.2.2 气动柔性驱动实验测试
    5.3 柔性驱动关节抓取实验
    5.4 软体触手机器人性能测试实验
    5.5 软体触手型机器人气动实验
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
    3 参与的科研项目及获奖情况
    4 发明专利
学位论文数据集



本文编号：3763668