傳統(tǒng)管道機(jī)器人一般由剛性材料制成,由于剛性結(jié)構(gòu)本體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力差,機(jī)器人難以在崎嶇復(fù)雜的管道環(huán)境中工作,并且剛性材料與管道接觸,易對(duì)管道接觸面造成損傷,加劇對(duì)管道的破壞。而軟體管道機(jī)器人采用可以大變形的軟體材料制成,理論上具有無(wú)限多的自由度和較強(qiáng)的柔順性,能夠在不對(duì)管道造成損傷的情況下,適應(yīng)各種復(fù)雜的管道環(huán)境。因此,在管道探測(cè)、清潔等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。針對(duì)現(xiàn)有的蠕動(dòng)式軟體管道機(jī)器人存在運(yùn)動(dòng)模式單一,適應(yīng)管徑變化能力不足的問(wèn)題,本文提出了一種多運(yùn)動(dòng)模式的蠕動(dòng)式軟體管道機(jī)器人。該機(jī)器人由氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器組成本體,在不同管徑的管道中可以采用不同的運(yùn)動(dòng)模式運(yùn)行,還可以在平面上爬行。本文所研究的主要內(nèi)容包括:（1）通過(guò)研究分析尺蠖幼蟲(chóng)和蚯蚓的蠕動(dòng)爬行機(jī)理,結(jié)合管道的尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定了蠕動(dòng)式軟體管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模式,并完成了機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（2）利用有限元仿真軟件建立了各軟體驅(qū)動(dòng)器的分析模型,分析了軟體驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)尺寸的變化對(duì)其形變性能的影響規(guī)律,分析了各驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)氣壓與其形變程度的關(guān)系。根據(jù)仿真分析的結(jié)果,對(duì)軟體驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了改進(jìn)。（3）設(shè)計(jì)制作了蠕動(dòng)式軟體管道機(jī)器人的澆... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氣動(dòng)軟體爬行機(jī)器人Fig.1.1Pneumaticsoftwarecrawlingrobot

第1章緒論3南京理工大學(xué)設(shè)計(jì)了一款注水驅(qū)動(dòng)式人工水母[25],如圖1.2所示。通過(guò)水泵吸水為軟體觸手提供驅(qū)動(dòng)壓力，當(dāng)軟體觸手注水加壓后，其內(nèi)部的各個(gè)型腔膨脹，使其整體產(chǎn)生彎曲變形，通過(guò)軟體觸手的彎曲變形來(lái)模擬水母觸手在水中的游動(dòng)動(dòng)作。該機(jī)器人自身重量為743g，潛水深度為5m，運(yùn)行速率為24mm/s，擺動(dòng)頻率為0.25Hz。圖1.2注水驅(qū)動(dòng)式人工水母Fig.1.2WaterinjectiondrivenartificialjellyfishMarchese等受自然界生物體的啟發(fā)，利用Lauder等研究的柔性箔[26-27]研發(fā)了一種用流體彈性驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行魚(yú)尾驅(qū)動(dòng)的軟體機(jī)器魚(yú)[28]，其運(yùn)動(dòng)姿態(tài)如圖1.3所示。在機(jī)器魚(yú)的魚(yú)尾兩側(cè)，分布著2條氣體通道，當(dāng)氣體從魚(yú)的腹部位置被射入一側(cè)的氣體通道時(shí)，通道膨脹，使魚(yú)尾發(fā)生彎曲，從而實(shí)現(xiàn)游動(dòng)。該機(jī)器魚(yú)具有持續(xù)運(yùn)動(dòng)和快速逃離能力，是世界上首個(gè)能夠獨(dú)立自主運(yùn)行的軟體機(jī)器人。圖1.3氣動(dòng)軟體機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)圖Fig.1.3Pneumaticsoftrobotfishmovementattitudediagram燕山大學(xué)并聯(lián)機(jī)器人與機(jī)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一種雙腔結(jié)構(gòu)的輪足式仿生蠕動(dòng)軟體機(jī)器人[29],如圖1.4所示。通過(guò)對(duì)軟體機(jī)器人各氣腔充氣使其整體結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲變形，周期性的充放氣可以實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人在平面上的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)。引入輪足式設(shè)計(jì)，使軟體機(jī)器人從依靠身體蠕動(dòng)實(shí)現(xiàn)爬行運(yùn)動(dòng)變換成依靠車(chē)輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這種設(shè)計(jì)有助于加快機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，通過(guò)向身體兩側(cè)氣腔充入不同大小的氣壓，使機(jī)器人在平面上完成轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。該機(jī)器人最高運(yùn)行速度達(dá)到127.88mm/s，最小轉(zhuǎn)彎半徑為

第1章緒論3南京理工大學(xué)設(shè)計(jì)了一款注水驅(qū)動(dòng)式人工水母[25],如圖1.2所示。通過(guò)水泵吸水為軟體觸手提供驅(qū)動(dòng)壓力，當(dāng)軟體觸手注水加壓后，其內(nèi)部的各個(gè)型腔膨脹，使其整體產(chǎn)生彎曲變形，通過(guò)軟體觸手的彎曲變形來(lái)模擬水母觸手在水中的游動(dòng)動(dòng)作。該機(jī)器人自身重量為743g，潛水深度為5m，運(yùn)行速率為24mm/s，擺動(dòng)頻率為0.25Hz。圖1.2注水驅(qū)動(dòng)式人工水母Fig.1.2WaterinjectiondrivenartificialjellyfishMarchese等受自然界生物體的啟發(fā)，利用Lauder等研究的柔性箔[26-27]研發(fā)了一種用流體彈性驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行魚(yú)尾驅(qū)動(dòng)的軟體機(jī)器魚(yú)[28]，其運(yùn)動(dòng)姿態(tài)如圖1.3所示。在機(jī)器魚(yú)的魚(yú)尾兩側(cè)，分布著2條氣體通道，當(dāng)氣體從魚(yú)的腹部位置被射入一側(cè)的氣體通道時(shí)，通道膨脹，使魚(yú)尾發(fā)生彎曲，從而實(shí)現(xiàn)游動(dòng)。該機(jī)器魚(yú)具有持續(xù)運(yùn)動(dòng)和快速逃離能力，是世界上首個(gè)能夠獨(dú)立自主運(yùn)行的軟體機(jī)器人。圖1.3氣動(dòng)軟體機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)圖Fig.1.3Pneumaticsoftrobotfishmovementattitudediagram燕山大學(xué)并聯(lián)機(jī)器人與機(jī)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一種雙腔結(jié)構(gòu)的輪足式仿生蠕動(dòng)軟體機(jī)器人[29],如圖1.4所示。通過(guò)對(duì)軟體機(jī)器人各氣腔充氣使其整體結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲變形，周期性的充放氣可以實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人在平面上的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)。引入輪足式設(shè)計(jì)，使軟體機(jī)器人從依靠身體蠕動(dòng)實(shí)現(xiàn)爬行運(yùn)動(dòng)變換成依靠車(chē)輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這種設(shè)計(jì)有助于加快機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，通過(guò)向身體兩側(cè)氣腔充入不同大小的氣壓，使機(jī)器人在平面上完成轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。該機(jī)器人最高運(yùn)行速度達(dá)到127.88mm/s，最小轉(zhuǎn)彎半徑為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]輪足式仿生軟體機(jī)器人設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析[J]. 姚建濤,陳新博,陳俊濤,張弘,李海利,趙永生.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2019(05)
[2]軟體機(jī)器人驅(qū)動(dòng)研究現(xiàn)狀[J]. 張忠強(qiáng),鄒嬌,丁建寧,宋振玲,程廣貴,王曉東,郭立強(qiáng).  機(jī)器人. 2018(05)
[3]水下軟體機(jī)器人柔性驅(qū)動(dòng)方式及其仿生運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 傅珂杰,曹許諾,張楨,劉先衛(wèi),李國(guó)瑞,梁藝?guó)Q,李鐵風(fēng).  科技導(dǎo)報(bào). 2017(18)
[4]介電高彈體的材料、結(jié)構(gòu)和器件力學(xué)（英文）[J]. Feng-bo ZHU,Chun-li ZHANG,Jin QIAN,Wei-qiu CHEN.  Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2016(01)
[5]幾種典型的橡膠材料本構(gòu)模型及其適用性[J]. 陳家照,黃閩翔,王學(xué)仁,王珽.  材料導(dǎo)報(bào). 2015(S1)
[6]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)
[7]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)
[8]超彈性體本構(gòu)模型的理論和特種試驗(yàn)方法[J]. 李樹(shù)虎,賈華敏,李茂東,王丹勇,秦貞明,陳海玲.  彈性體. 2011(01)
[9]橡膠材料超彈性本構(gòu)模型的簡(jiǎn)化標(biāo)定方法[J]. 程哲,張正藝,宋楊,解德.  固體力學(xué)學(xué)報(bào). 2010(S1)
[10]基于Yeoh本構(gòu)關(guān)系橡膠超彈性材料的無(wú)網(wǎng)格法分析[J]. 趙光明,宋順成,孟祥瑞.  應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(01)

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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]氣動(dòng)軟體攀爬機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊裕棟.南京郵電大學(xué) 2019
[2]注水驅(qū)動(dòng)式人工水母的設(shè)計(jì)與研究[D]. 王江華.南京理工大學(xué) 2018
[3]基于氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器的仿生爬行機(jī)器人研究[D]. 席作巖.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[4]多運(yùn)動(dòng)模式仿蠕蟲(chóng)氣動(dòng)柔性機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 周雄兵.南京理工大學(xué) 2017
[5]電磁致動(dòng)軟體機(jī)器人及其致動(dòng)機(jī)理的研究[D]. 劉趙龍.北京化工大學(xué) 2015
[6]基于無(wú)線供能的胃腸道機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 史玉婷.上海交通大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3486231