相對剛性機器人而言,軟體機器人的機械本體由具有一定彈性的軟質(zhì)材料制成,在與外界發(fā)生碰撞時能夠吸收一定碰撞能,有效避免或減輕對外界和自身的傷害,因此軟體機器人在人機交互等應(yīng)用場合具有更大優(yōu)勢。此外,軟體機器人可以實現(xiàn)連續(xù)變形,對環(huán)境的適應(yīng)能力也更強。因此,軟體機器人近年來成為機器人領(lǐng)域的研究熱點。本文從軟體機器人所需的柔性驅(qū)動技術(shù)出發(fā),選擇具有高能量密度和快響應(yīng)速度的丙烯酸類介電彈性體薄膜作為驅(qū)動材料,研究單自由度的最小能量型柔性關(guān)節(jié)的靜力學(xué)、動力學(xué)及雙穩(wěn)態(tài)特性,在此基礎(chǔ)上給出該類型關(guān)節(jié)的量化設(shè)計方法,并利用此設(shè)計方法研制了兩種軟體機器人。具體內(nèi)容如下。在靜力學(xué)特性方面,由于介電彈性體薄膜是一種具有粘彈性的超彈性材料,擁有復(fù)雜的非線性本構(gòu)關(guān)系,而且柔性關(guān)節(jié)在彎曲時薄膜會形成特殊馬鞍面形貌,所以很難基于牛頓力學(xué)建立精確的靜力學(xué)解析模型。本文基于熱力學(xué)理論框架和高彈聚合物力學(xué)理論,采用Yeoh應(yīng)變能密度模型描述薄膜的本構(gòu)關(guān)系,借助ABAQUS軟件,建立柔性關(guān)節(jié)的有限元靜力學(xué)模型。利用該模型研究柔性框架鏤空區(qū)形狀、薄膜厚度對柔性關(guān)節(jié)靜力學(xué)性能的影響。通過實驗研究不同預(yù)拉伸方式和不同預(yù)拉伸率對關(guān)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

介電彈性體最小能量結(jié)構(gòu)工作原理

第 1 章 緒論S 柔性關(guān)節(jié)建模方法研究現(xiàn)狀從理論上對 DEMES 結(jié)構(gòu)柔性關(guān)節(jié)進行預(yù)測，研究人員關(guān)節(jié)，用來研究關(guān)節(jié)幾何參數(shù)對其性能的影響，也可衡變形角度。的Zhigang Suo首先針對介電彈性體提出非線性的機電介電彈性體的建模方面做出了許多成績[78,95]。課題組荷。在已知電場強度的情況下，以本征應(yīng)變的形式通題中，并將自由能函數(shù)和其衍生方程編入到用戶自定型進行定義。能夠建模仿真分析包括平面，球形，抓模型，如圖 1-5 所示[79]。

圖 1-6 普林斯頓大學(xué)以 ABS 為柔性框架的 DEMES 結(jié)構(gòu)和物理模型Fig.1-6 DEMES and physical model with ABS as flexible frame by Princeton University(a) (b) (c)圖 1-7 EPFL 關(guān)于 DEMES 柔性關(guān)節(jié)模型的研究Fig.1-7 The model of DEMES joint constructed by EPFL新西蘭奧克蘭大學(xué)的 Benjamin O’Brien 等人利用介電彈性體的總應(yīng)變能量密度為材料拉伸所產(chǎn)生的能量密度和介電能量密度之和的方法，建立了介電彈性體的能量模型，并且通過給定預(yù)乘系數(shù)的方法定義了材料粘彈性的 Prony 系數(shù)，進而建立了新型的應(yīng)變能函數(shù)，大大減少了計算量。并且對纖毛狀的 DEMES 結(jié)構(gòu)驅(qū)動

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]電活性介電彈性體的本構(gòu)理論和穩(wěn)定性[D]. 劉立武.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]最小能量型介電柔性關(guān)節(jié)的設(shè)計、建模及實驗研究[D]. �？D.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3025935