多自由度变刚度软体机械手设计与实验研究

发布时间：2024-12-26 23:55

　　围绕软体机器人变刚度特性,本文从仿生肌肉学原理出发,基于编织型气动人工肌肉新型驱动器,设计出一款多自由度变刚度软体机械手,系统地从构型设计、理论建模、样机制作以及实验测试等多方面展开了研究,拓宽和丰富了软体机器人在变刚度领域的研究方法,为软体机器人变刚度特性探索提供了新的设计思路。首先,从仿生肌肉学原理出发,分析章鱼手肌肉组织结构特性,总结出横纵肌肉相互交错设计理念。依据仿生缠食原理,将横肌设计为螺旋缠绕型,结合气动人工肌肉驱动器结构特点和性能优势,提出了多自由度变刚度软体机械手模型构型方案,运用三维制图软件对方案模型进行具体设计,对其常规运动模态进行了规划和分析。然后,从模型结构特点入手,对气动人工肌肉驱动器收缩膨胀特性以及力学性能进行研究和分析,基于软体机器人结构特点,依据等圆弧假设建模机理,借助改进后的D-H法进行整个模型运动学分析和静力学分析,解析出末端位姿齐次变换方程和静力学平衡方程,绘制出机械手末端工作空间。其次,依据软体机械手构型方案,从工程理念入手,在横向人工肌肉内部加入弹簧作为骨架保持其螺旋形态,将其与纵向人工肌肉相互配合完成软体机械手样机研制。根据人工肌肉驱动特点,搭...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1仿毛虫软体机器人

图1-1仿毛虫软体机器人图1-2仿毛虫机器人内部结构日本立命馆大学SUGIYAM等人设计研究出一款蠕动跳跃机器人[7-8]，如图示，其结构由圆环状的橡胶外壳和8根SMA线组成，8根SMA线连接到橡胶的内侧，通过脉冲控制SMA线的收缩使得机器人的外部....

图1-2仿毛虫机器人内部结构

图1-1仿毛虫软体机器人图1-2仿毛虫机器人内部结构日本立命馆大学SUGIYAM等人设计研究出一款蠕动跳跃机器人[7-8]，如图示，其结构由圆环状的橡胶外壳和8根SMA线组成，8根SMA线连接到橡胶的内侧，通过脉冲控制SMA线的收缩使得机器人的外部....

图1-3蠕动跳动机器人

图1-3蠕动跳动机器人图1-4仿蠕虫机器人图1-5机器人单元内部结构电活性聚合物是一种新型高分子材料，由于其特殊的电性能和机械性能被广泛得到关注。该种材料在电信号的刺激下，通过改变其内部结构实现收缩和弯曲等动作。弗吉尼亚工学院Hong教授设计出一款名为“Chi....

图1-4仿蠕虫机器人

图1-3蠕动跳动机器人图1-4仿蠕虫机器人图1-5机器人单元内部结构电活性聚合物是一种新型高分子材料，由于其特殊的电性能和机械性能被广泛得到关注。该种材料在电信号的刺激下，通过改变其内部结构实现收缩和弯曲等动作。弗吉尼亚工学院Hong教授设计出一款名为“Chi....

本文编号：4020818