軟體機(jī)器人是當(dāng)今機(jī)器人技術(shù)的新興熱點(diǎn)和發(fā)展前沿,隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展,各類型軟體機(jī)器人被設(shè)計開發(fā)并在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。其中軟體爬行機(jī)器人是軟體機(jī)器人的主要研究方向之一,其通過模仿自然界中軟體生物的運(yùn)動方式來實(shí)現(xiàn)爬行運(yùn)動,能夠以自身變形的方式通過狹小的空間,具有其他運(yùn)動形式軟體機(jī)器人不具備的優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)特性。但是目前開發(fā)的軟體爬行機(jī)器人大多存在制造工藝落后、驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動方式單一以及環(huán)境適應(yīng)性較差的問題,因此有必要對軟體爬行機(jī)器人的制造方法、驅(qū)動結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動方式進(jìn)行研究分析。本文針對軟體爬行機(jī)器人制造工藝落后的問題,基于傳統(tǒng)熔融沉積式（FDM）3D打印平臺,研究搭建了能夠打印軟體機(jī)器人本體的柔性絲材3D打印平臺;基于墨汁直接寫入式（DIW）3D打印平臺,研究搭建了能夠打印軟體機(jī)器人本體及驅(qū)動結(jié)構(gòu)的硅膠材料3D打印平臺。針對軟體爬行機(jī)器人驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動方式單一的問題,設(shè)計制造了一種多驅(qū)動器軟體機(jī)器人。針對軟體爬行機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)性較差的問題,設(shè)計制造了一種多運(yùn)動模式軟體機(jī)器人。同時針對本文設(shè)計的兩種氣動軟體爬行機(jī)器人,建立了相關(guān)數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用Abaqus軟件對軟體機(jī)器人的驅(qū)動結(jié)構(gòu)進(jìn)... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２多步態(tài)軟體機(jī)器人［１６］?

行機(jī)器人主要通過利用身??體的彎曲或伸縮變形產(chǎn)生相應(yīng)的前進(jìn)動力，其身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式主要參考尺蠖和蚯??蚓等軟體生物。蠕動式軟體爬行機(jī)器人由于其爬行運(yùn)動主要依靠本體結(jié)構(gòu)的變形，具??有良好的平衡能力和環(huán)境適應(yīng)性，與多足式軟體爬行機(jī)器人相比不僅控制簡單，并且??更加適應(yīng)復(fù)雜的地面環(huán)境。??１．２．１多足式軟體爬行機(jī)器人的研宄現(xiàn)狀??２０１１年哈佛大學(xué)Ｒ．?Ｆ．?Ｓｈｅｐｈｅｒｄ等人［１６］利用３Ｄ打印模具的方法，在嵌入式氣動??網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計制造了一種多步態(tài)軟體機(jī)器人，如圖１－２所示。該軟體??機(jī)器人的設(shè)計參照了魷魚的生理結(jié)構(gòu)，具有四條腿以及一個中間部位執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它由??氣動驅(qū)動，能夠在簡單的低壓氣閥系統(tǒng)控制下完成復(fù)雜的動作，可以通過狹窄的環(huán)境，??擁有良好的環(huán)境通過性。??圖１－２多步態(tài)軟體機(jī)器人［１６］?圖１－３可變色軟體機(jī)器人［１７］??２０１２年Ｒ．?Ｆ．?Ｓｈｅｐｈｅｒｄ等人＿在之氣嚴(yán)々步態(tài)軟體爐．芎人的基礎(chǔ)上，通過模??仿自然界中軟體生物的變色偽裝能力，設(shè)計了一種具有變色能力的軟體機(jī)器人，如圖??１－３所示。該機(jī)器人結(jié)合了微流體、圖案以及不同顏色來實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人的偽裝顯示??和爬行運(yùn)動。通過微流體通道網(wǎng)絡(luò)來泵送有色或溫控的流體用于軟體機(jī)器人的偽裝顯??示，通過氣動驅(qū)動的方式完成軟體機(jī)器人的爬行運(yùn)動。??２０１４年瑞士?ＥＰＦＬ機(jī)器人研宄所研究設(shè)計了一種多足式軟體爬行機(jī)器人［１８］，如??４??

基于３Ｄ打印技術(shù)的軟體機(jī)器人的設(shè)計與實(shí)驗(yàn)研究?第一章緒論??圖１－４所示。該軟體機(jī)器人由軟體驅(qū)動器、軀千模塊以及軟關(guān)節(jié)等三個部分組成。該??軟體機(jī)器人由氣壓驅(qū)動，當(dāng)軟體驅(qū)動器充氣膨脹時，驅(qū)動器與地面產(chǎn)生摩擦力，摩擦??力的反作用力將推動軟體機(jī)器人向前爬行。該軟體機(jī)器人具有六條腿，可以實(shí)現(xiàn)軟體??機(jī)器人爬行步態(tài)的控制。??Ｌ?畫漏??圖１４多足式軟體爬行機(jī)器人［｜８】?圖１－５仿海星軟體機(jī)器人［１９１??２０１４年中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)楊杰研宄組利用３Ｄ打印技術(shù)研制了一種仿海星軟體機(jī)??器人［１９］，如圖１－５所示。設(shè)計人員模仿具有對稱結(jié)構(gòu)和柔軟內(nèi)部骨骼的海星，使用??３Ｄ打印技術(shù)構(gòu)建了軟體機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，其打印材料為硅橡膠，并使用形狀記憶??合金（ＳＭＡ）作為驅(qū)動器。該軟體機(jī)器人的每個角都可以由ＳＭＡ驅(qū)動產(chǎn)生彎曲變形，??可以實(shí)現(xiàn)爬行運(yùn)動，并且能夠跨越大約是其身高兩倍的障礙物。??．塞??圖１－６?３Ｄ打印單片六自由度軟體機(jī)器人［２＜）１??２０１５年韓國成均館大學(xué)的Ｃ．?Ｔ．?Ｎｇｕｙｅｎ等人利用３Ｄ打印技術(shù)，設(shè)計制造了一種??單片多自由度的六足軟體機(jī)器人［２（）］，如圖１－６所示。該軟體爬行機(jī)器人通過模仿昆蟲??的行走姿勢，采用交替的三腳架步態(tài)結(jié)構(gòu)來驅(qū)動軟體機(jī)器人的六條腿，使其在平坦的??地形上具有很好的適應(yīng)性，采用軟體多自由度執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人腿的多自由度運(yùn)??５??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3234809