發(fā)布時(shí)間：2019-05-30 15:29

【摘要】：軟體機(jī)器人相比傳統(tǒng)剛性機(jī)器人有著靈活性高、安全性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢,具有廣闊的應(yīng)用前景。其中類似象鼻或章魚觸手這種具有連續(xù)大變形能力的軟體操作臂,一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn),而影響軟體操作臂工作性能的最主要因素是驅(qū)動材料和變形方式。本文選擇具有高能量密度的介電彈性體作為驅(qū)動材料,以封閉結(jié)構(gòu)體局部大撓曲為變形方式,研究了一種可用于組建軟體操作臂的驅(qū)動單元,具體研究內(nèi)容如下。本文通過對象鼻構(gòu)造分析,對單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與改進(jìn),分析了先后兩種方案的驅(qū)動原理,并以改進(jìn)后的方案為進(jìn)一步研究的對象。根據(jù)設(shè)定工況結(jié)合介電彈性體薄膜的曲面形貌與單元剛度需求進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì);通過對單元框架的受力分析,采用等效思想建立了單元的靜力學(xué)模型;提取單元核心參數(shù),結(jié)合理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,利用最小二乘法擬合出單元的變形角優(yōu)化路線;選取合適的介電彈性體材料模型,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對模型參數(shù)進(jìn)行測定,利用ABAQUS對驅(qū)動單元的變形歷程進(jìn)行仿真,分析了仿真結(jié)果與誤差成因。本文還研究了驅(qū)動單元的制造工藝,并針對單元驅(qū)動性能測試與軟體操作臂應(yīng)用構(gòu)建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺。通過實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證了兩種驅(qū)動方案的可行性,對兩種方案下的單元性能指標(biāo)進(jìn)行了測試,主要包括輸出角位移與輸出力矩,得到了各項(xiàng)指標(biāo)與加載電壓的關(guān)系,并通過多層膜方案大幅提高了單元輸出力矩,最后評估了兩種方案的綜合性能;針對新結(jié)構(gòu)探究了其核心參數(shù)對結(jié)構(gòu)變形的影響,并采用新結(jié)構(gòu)為基本單元設(shè)計(jì)制造成一種三單元串聯(lián)式軟體操作臂,對操作臂進(jìn)行了剛度優(yōu)化,最后成功應(yīng)用于負(fù)載搬運(yùn)與管道勘測任務(wù),實(shí)現(xiàn)了軟體操作臂的超輕質(zhì)和連續(xù)大變形行為。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2488964