隨著科技的迅猛發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。但是傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人難以適應(yīng)非結(jié)構(gòu)環(huán)境,自由度有限,不能滿足一些特殊領(lǐng)域的需求,因此,軟體機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。軟體機(jī)器人一般以軟體生物為仿生對象,以高彈性材料為主體。理論上來說軟體機(jī)器人具有無窮多個(gè)自由度,可以根據(jù)需求改變自身的形狀和尺寸,具有極好的環(huán)境適應(yīng)性,且由于其以軟材料為主體,能操作一些形狀不規(guī)則或易碎的物品,因此特別適用于營救探索、醫(yī)療服務(wù)等領(lǐng)域。雖然軟體機(jī)器人具有上述特有的優(yōu)點(diǎn),但不可否認(rèn),軟體機(jī)器人在當(dāng)前階段仍存在較多問題。其中較為突出的是軟材料變形的不可預(yù)估性導(dǎo)致的建模和控制的不精確性,承載能力較弱等。本文針對電機(jī)-驅(qū)動(dòng)線驅(qū)動(dòng)的可爬行軟體機(jī)器人進(jìn)行研究,主要的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)概述如下:（1）設(shè)計(jì)并制作了一款電機(jī)-線驅(qū)動(dòng)的“一字型”軟體機(jī)器人并實(shí)現(xiàn)了其爬行運(yùn)動(dòng)。該機(jī)器人以硅膠材料為主體,底部與基底之間離散接觸,兩端分別固定了一個(gè)摩擦機(jī)制幫助爬行,模塊化的設(shè)計(jì)便于裝配與維修。（2）針對目前同樣驅(qū)動(dòng)方式的軟體爬行機(jī)器人中很少有轉(zhuǎn)彎功能這一現(xiàn)狀,給出了兩種方法實(shí)現(xiàn)“一字型”軟體機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎功能,分別是:一、設(shè)計(jì)了一款四驅(qū)動(dòng)線軟體機(jī)器人... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

GoQBot機(jī)器人及其試驗(yàn)過程

圖 1-1 四足變形機(jī)器人穿過狹縫[3-6]Fig.1-1 Multigait soft robot crawling to a short gap[3-6](2) GoQBot 機(jī)器人[7-10]美國塔夫斯大學(xué) Barry Trimmer 等人研究出一個(gè) GoQBot 機(jī)器人，其大部分由硅膠制成，內(nèi)部嵌有細(xì)小的記憶合金為驅(qū)動(dòng)。它是以自然界中的毛毛蟲為仿生對象的，不僅外形與毛毛蟲非常相似，還可以模仿毛毛蟲爬行，通過控制機(jī)器人底部與基底之間的作用力以及機(jī)器人主體的張力，產(chǎn)生前進(jìn)的爬行動(dòng)作。不僅如此，GoQBot 機(jī)器人還可以利用其可高度變形的能力將身體卷曲成一個(gè)球體，然后快速地釋放存儲(chǔ)的彈性能來產(chǎn)生彈道式的滾動(dòng)，到達(dá)指定位置后又恢復(fù)成原始狀態(tài)，如圖 1-2 所示。GoQBot 可以在 0.1 秒內(nèi)迅速蜷曲成球，達(dá)到 0.5 米/秒的高速運(yùn)動(dòng)。正是由于 GoQBot 運(yùn)動(dòng)迅速，體積小巧，因此能夠很好地運(yùn)用在災(zāi)區(qū)救援、環(huán)境檢測等方面，實(shí)現(xiàn)科學(xué)家們?yōu)閺浹a(bǔ)傳統(tǒng)剛性機(jī)器人的不足而研究軟體機(jī)器人的初衷。

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文(3) 章魚機(jī)械臂[13-17]章魚機(jī)械臂形似章魚觸手，以硅膠和樹脂為主體，內(nèi)部嵌有人造肌肉纖維以及拉線作為驅(qū)動(dòng)線。研究過程中，研究人員使人造肌肉纖維的狀態(tài)發(fā)生變化，或者遙操作拉線，從而讓其實(shí)現(xiàn)彎曲、抓取物品等操作。另外，該團(tuán)隊(duì)還研制了一款由八個(gè)上述章魚機(jī)械臂組成的機(jī)器人，該機(jī)器人可以完成類似章魚運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)。上述提及的章魚機(jī)械臂的彎曲狀態(tài)及章魚機(jī)器人如圖 1-3 所示。章魚機(jī)械臂（機(jī)器人）可以用于深海探索、水下救援等發(fā)現(xiàn)自然和挽救人民生命財(cái)產(chǎn)安全的活動(dòng)，甚至能作為操作手在外科微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]軟體機(jī)器人結(jié)構(gòu)機(jī)理與驅(qū)動(dòng)材料研究綜述[J]. 李鐵風(fēng),李國瑞,梁藝鳴,程聽雨,楊栩旭,黃志龍.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[2]仿尺蠖蠕動(dòng)模塊化軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J]. 王緒,費(fèi)燕瓊,許紅偉,朱宇航.  高技術(shù)通訊. 2015 (Z1)
[3]機(jī)器人技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 譚民,王碩.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(07)
[4]軟體機(jī)器人研究現(xiàn)狀綜述[J]. 曹玉君,尚建忠,梁科山,范大鵬,馬東璽,唐力.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(03)
[5]ICPF驅(qū)動(dòng)的柔性微型機(jī)器龜腿的動(dòng)力學(xué)分析[J]. 李德勝,聶林,郭書祥.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2008(11)
[6]RS232/USB轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)[J]. 陳心浩.  電子技術(shù). 2003(10)

博士論文
[1]具有多運(yùn)動(dòng)模式的可變形軟體機(jī)器人研究[D]. 杜勇.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013



本文編號：3328883