機(jī)器人或機(jī)電裝備通常由電機(jī)模組、液壓元件、齒輪和鉸鏈等硬質(zhì)部件構(gòu)成,具有動力足、精度高等優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)現(xiàn)低噪聲、高安全系數(shù)與親和性等方面存在挑戰(zhàn).受自然界生物體的柔軟特性與高環(huán)境適應(yīng)性的啟發(fā),設(shè)計制造軟體機(jī)器人是近年來機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).作為軟體機(jī)器人的核心構(gòu)成部分,智能軟材料可在外界不同刺激下產(chǎn)生不同響應(yīng),具有材料柔韌、生物相容性好、易于制備、價格低廉等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的設(shè)計與制造.幾類典型的具備驅(qū)動功能的智能軟材料與結(jié)構(gòu)獲得廣泛的研究,包括氣動軟體肌肉、形狀記憶合金/聚合物、離子交換聚合物、介電高彈體、響應(yīng)水凝膠等.本文介紹了多種驅(qū)動類型的軟體智能機(jī)器人研究成果,并從軟體智能機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計與力學(xué)建模兩個方面進(jìn)行了歸納分析與討論. 

【文章來源】：力學(xué)進(jìn)展. 2020,50(00)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：26 頁

【部分圖文】：

1微流道型軟控制器(Wehner et al.2016)

軟體機(jī)器人不同于一般的剛性機(jī)器人,它具有無限多個自由度,且變形接近于連續(xù)體的行為,理論上可以通過連續(xù)數(shù)學(xué)來對這種行為建模,但也導(dǎo)致了這種建模的復(fù)雜性,加上軟體機(jī)器人是一門綜合了多種科學(xué)的學(xué)科,所以對其建模需要掌握諸如電學(xué)、化學(xué)等學(xué)科知識.一直以來,建立精確的軟體機(jī)器人的力學(xué)模型都是一項(xiàng)挑戰(zhàn).通常,將軟體機(jī)器人的力學(xué)建模分為3類:靜力學(xué)模型,運(yùn)動學(xué)模型和動力學(xué)模型.靜力學(xué)建模通常指應(yīng)用材料的本構(gòu)模型,力學(xué)和幾何關(guān)系建立本體材料模型,分析多場耦合下的力學(xué)特性.此類問題的分析思路通常是根據(jù)材料的本構(gòu)方程和研究對象的力和幾何關(guān)系方程,應(yīng)用其邊界條件解出應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等未知量.

再根據(jù)其幾何與應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程式中,H表示膜的厚度,R,r,z表示點(diǎn)在圖示坐標(biāo)系中的位置,p表示壓力,θ表示圖示的傾角.最后用到邊界條件r(0)=0,z(0)=0,θ(0)=0和r(A)=a,得到z(R),r(R),θ(R)和λ1(R),也可以進(jìn)一步得到其他控制方程.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]軟體機(jī)器人運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)建模綜述[J]. 蔣國平,孟凡昌,申景金,徐豐羽.  南京郵電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(01)
[2]柔性機(jī)械臂建模理論與控制方法研究綜述[J]. 王樹新,員今天,石菊榮,劉又午.  機(jī)器人. 2002(01)

博士論文
[1]仿生烏賊推進(jìn)器及其流體動力仿真和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李健.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]SMA驅(qū)動的仿烏賊噴射推進(jìn)器原型研究[D]. 杜威.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3571890