仿生递变软体驱动器设计与试验

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作者 许有熊 宁博 +1 位作者 张全升 陈星宇 《机床与液压》 北大核心 2025年第14期181-185,共5页

为解决传统等高腔室软体驱动器抓取过程夹持力不足的问题,提出一种新型的仿生递变气动软体驱动器。采用内部腔室体积递变的结构,通过优化形变特性增强底部的变形和夹持力,同时有效降低驱动器的质量。此外,该设计还可减少端部的过度变形... 为解决传统等高腔室软体驱动器抓取过程夹持力不足的问题,提出一种新型的仿生递变气动软体驱动器。采用内部腔室体积递变的结构,通过优化形变特性增强底部的变形和夹持力,同时有效降低驱动器的质量。此外,该设计还可减少端部的过度变形,提高与物体表面的贴合度,实现渐进式施压,减少操作过程中的压力突变,从而避免对物体的伤害。基于人体食指仿生原理设计了递变式腔室软体驱动器结构;通过能量法建立了驱动器的力学模型,并选取主要结构参数,利用有限元软件进行了正交仿真试验,获得最优参数组合;最后,进行了驱动器静力学测试和柔性手爪抓取试验。结果表明:软体驱动器的仿真分析与试验结果趋势一致,验证了仿真的有效性;柔性手爪能实现两种抓取模式,均可抓取不同质量的物体。 展开更多

关键词 软体驱动器 有限元分析 试验验证 柔性手爪

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多腔室复合弯曲气动网格软体驱动器解析建模与实验研究

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作者 王福军 许东方 +1 位作者 王煜仲 梁存满 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第3期285-292,共8页

软体机器人具有灵活度高、人机交互安全等优势,在操作易碎物体和非结构化环境中具有广阔应用前景.气动软体驱动器是构建软体机器人的重要部件之一,其特性直接影响到软体机器人的性能.针对气动网格型软体驱动器,从腔室侧壁膨胀角和驱动... 软体机器人具有灵活度高、人机交互安全等优势,在操作易碎物体和非结构化环境中具有广阔应用前景.气动软体驱动器是构建软体机器人的重要部件之一,其特性直接影响到软体机器人的性能.针对气动网格型软体驱动器,从腔室侧壁膨胀角和驱动器弯曲角度的非线性关系出发,基于赫兹接触理论和Yeoh超弹性不可压缩材料的非线性本构方程,建立了多腔室气动网格软体驱动器的准静态力学模型.该模型考虑了超弹性材料变形和多腔室侧壁膨胀接触几何非线性特点,能够准确描述不同输入气压与驱动器弯曲角度和顶端输出力的关系.根据仿生思想设计了一种多腔室复合弯曲多腔室气动网格驱动器结构,并基于该结构分别通过有限元仿真和实验对提出的解析模型进行验证.结果表明,解析模型计算结果与有限元仿真结果、实验结果最大差异均不超过10%.该气动网格软体驱动器解析模型具有较好的准确性. 展开更多

关键词 气动软体驱动器 理论模型 弯曲角度 顶端输出力 实验验证

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囊式气动软体驱动器负载特性分析与跟踪控制

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作者 朱庆 江堤 +2 位作者 赵虎 涂德浴 刘庆运 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第7期1118-1126,共9页

为了设计功率体积比大、结构简单、可柔性接触的高伸缩比驱动器,提出了一款膨胀型囊式气动软体驱动器。采用一种变截面气缸法进行动力学建模与分析,并设计了软体驱动器位置伺服控制器,以实现该型驱动器对期望轨迹的跟踪控制。首先,依据... 为了设计功率体积比大、结构简单、可柔性接触的高伸缩比驱动器,提出了一款膨胀型囊式气动软体驱动器。采用一种变截面气缸法进行动力学建模与分析,并设计了软体驱动器位置伺服控制器,以实现该型驱动器对期望轨迹的跟踪控制。首先,依据柔性接触和弹性体为接触目标的需求,建立了该驱动器驱动弹性体的动态特性数学模型;其次,搭建软体驱动器负载特性实验平台,通过实验结果与仿真数据的比较验证了模型的准确性,并分析弹簧刚度和恒压源压力对软体驱动器驱动特性的影响。再次,结合动力学模型和基于有界的滑模控制策略,设计了软体驱动器位置伺服控制系统,并利用Lyapunov函数理论证明了闭环控制系统的稳定性。最后,通过轨迹跟踪实验表明了位置伺服控制系统在变负载条件下的可行性和有效性。研究结果为膨胀型软体驱动器的应用提供理论指导。 展开更多

关键词 气动软体驱动器 负载特性 位置伺服 滑模控制

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网格结构Pneu-Net软体驱动器内部压力分析与应用

4

作者 胡俊峰 颜小金 肖承坤 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第3期164-168,共5页

从流体力学的角度来对驱动器内部气压分布进行分析,利用长波近似的方法将气动网格软体驱动器简化成弹性直管道,推导出驱动器内部流体流动控制方程,得到驱动器内部气压、轴向位置与时间之间的关系,并通过实验验证了控制方程的准确性。根... 从流体力学的角度来对驱动器内部气压分布进行分析,利用长波近似的方法将气动网格软体驱动器简化成弹性直管道,推导出驱动器内部流体流动控制方程,得到驱动器内部气压、轴向位置与时间之间的关系,并通过实验验证了控制方程的准确性。根据管径越小流阻越大的特性,设计了一种气道半径渐变的三关节仿生手指,实现三关节仿生手指在单气源输入下的依次顺序弯曲,简化了气压驱动的控制方式。 展开更多

关键词 软体驱动器 压力分析 运动延迟 仿生手指

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折纸形气动软体驱动器设计与性能分析

5

作者 胡俊峰 陈威龙 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第9期1537-1544,共8页

为了实现气动软体驱动器的大变形,利用折纸结构的折展变形设计一种新型的软体驱动器。建立了该驱动器气压与其弯曲角度之间的关系,建立了驱动器的运动学模型,分析了结构参数对驱动器弯曲性能的影响,分析表明可通过调节气压实现弯曲形态... 为了实现气动软体驱动器的大变形,利用折纸结构的折展变形设计一种新型的软体驱动器。建立了该驱动器气压与其弯曲角度之间的关系,建立了驱动器的运动学模型,分析了结构参数对驱动器弯曲性能的影响,分析表明可通过调节气压实现弯曲形态的变化。制作样机,搭建实验平台进行运动和力学性能测试。实验结果表明所设计的驱动器具有两段不同的弯曲特性,可以展现出不同运动形态,可操纵诸如豆腐、水果等表面光滑、易损坏、易变形的物体。当气压为100 kPa时,末端力可达11 N。说明所设计的驱动器具有较好的形状适应性和高负载能力,为软体驱动器设计提供新思路。 展开更多

关键词 折纸结构 软体驱动器 运动学建模 软体抓手

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单气腔仿肺软体驱动器建模与变形特性分析 被引量：1

6

作者 张来喜 文伟韬 +2 位作者 孟文强 徐丰羽 马凯威 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期176-188,共13页

放射治疗是肺癌治疗的重要手段,然而肺部肿瘤随呼吸运动产生的空间运动,对精准放疗提出了挑战。针对目前精准放射治疗中图像引导带来的对健康组织的额外辐射剂量问题,本文提出一种利用仿肺软体驱动器体外模拟肺的呼吸变形运动,通过建模... 放射治疗是肺癌治疗的重要手段,然而肺部肿瘤随呼吸运动产生的空间运动,对精准放疗提出了挑战。针对目前精准放射治疗中图像引导带来的对健康组织的额外辐射剂量问题,本文提出一种利用仿肺软体驱动器体外模拟肺的呼吸变形运动,通过建模预测肺部肿瘤运动的思路,从而减少患者接受额外辐射剂量,实现精准并安全的放射治疗。首先利用CT图像精准完成肺部的外形还原,然后得到的肺部随呼吸的变形运动规律。在此基础上,设计了肺部空腔的形态,并通过变形仿真验证了结构设计的合理性,据此制作了仿肺软体驱动器样机。最后,通过给予离散化的周期性气压来模拟实际的呼吸状态对样机进行了测试。实验结果表明:所设计仿肺软体驱动器可以按预期完成呼吸变形模拟,最大气压为45 kPa,最大轴向位移为5.9 mm,最大径向位移为3.4 mm。仿肺软体驱动器具有良好的呼吸运动变形模拟效果,可以为肺部肿瘤精准安全放射治疗提供借鉴。 展开更多

关键词 仿肺软体驱动器 逆向建模 呼吸运动 变形控制

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Pneu-net型变曲率软体驱动器弯曲性能与控制的研究 被引量：1

7

作者 张来喜 孟文强 +2 位作者 倪庚垚 马凯威 徐丰羽 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期321-334,共14页

气动软体驱动器是气动软体机器人的基础和关键元件,在实现软体机器人弯曲运动方面有着无可比拟的优势。但是气动软体驱动器在结构和材料方面都存在明显的非线性,这对软体驱动器的建模和精确控制提出了很大的挑战。本文基于分段常曲率变... 气动软体驱动器是气动软体机器人的基础和关键元件,在实现软体机器人弯曲运动方面有着无可比拟的优势。但是气动软体驱动器在结构和材料方面都存在明显的非线性,这对软体驱动器的建模和精确控制提出了很大的挑战。本文基于分段常曲率变形假设、Yeoh超弹性材料本构模型和虚功原理建立了pneumatic networks (pneu-net)型常曲率软体驱动器的弯曲数学模型,通过有限元仿真研究了结构参数和输入气压对驱动器弯曲性能的影响。在此基础上提出了变参数变曲率驱动器设计,建立了其弯曲变形预测模型,并进行了多驱动器一致性误差分析,有限元仿真和实验验证了模型的有效性。最后对软体驱动器的力输出特性进行了实验测试,制作了一个三指软体抓手,通过实验展示了软体抓手抓持不同物体的性能。 展开更多

关键词 气动软体驱动器 软体建模 弯曲性能 变曲率控制

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基于改进三元模型的波纹管型气动软体驱动器神经网络滑模控制

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作者 吕播阳 孟庆鑫 +3 位作者 肖怀 赖旭芝 王亚午 吴敏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1414-1425,共12页

针对一款波纹管型气动软体驱动器,提出了一种基于改进三元模型的滑模控制方法,并使用RBF神经网络补偿扰动以实现该型驱动器在竖直方向上对期望轨迹的跟踪控制。首先搭建波纹管型气动软体驱动器实验平台,测试并分析该驱动器的动态特性,... 针对一款波纹管型气动软体驱动器,提出了一种基于改进三元模型的滑模控制方法,并使用RBF神经网络补偿扰动以实现该型驱动器在竖直方向上对期望轨迹的跟踪控制。首先搭建波纹管型气动软体驱动器实验平台,测试并分析该驱动器的动态特性,基于上述动态特性提出波纹管型气动软体驱动器的改进三元模型;然后利用采集到的实验数据,基于最小二乘算法对其进行参数辨识,从而获得所提模型的参数;进而结合改进三元模型设计滑模控制器,使用RBF神经网络对集总扰动进行补偿,并利用Lyapunov方法分析系统的稳定性;最后通过一系列实验验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 波纹管 气动软体驱动器 三元模型 滑模控制 径向基函数神经网络

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余弦型负泊松比软体驱动器弯曲性能研究

9

作者 胡旭初 付涛 李斌 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第11期1908-1914,共7页

介绍了一种基于余弦型圆弧内凹负泊松比胞元的具备软行为、低复杂性的软体驱动器,由具有负泊松比(NPR)胞元与正泊松比(PPR)胞元的三维嵌入式管状结构及气动橡胶管组成。通过ABAQUS有限元仿真,实现气动橡胶管在充气膨胀时管状结构的弯曲... 介绍了一种基于余弦型圆弧内凹负泊松比胞元的具备软行为、低复杂性的软体驱动器,由具有负泊松比(NPR)胞元与正泊松比(PPR)胞元的三维嵌入式管状结构及气动橡胶管组成。通过ABAQUS有限元仿真,实现气动橡胶管在充气膨胀时管状结构的弯曲功能。通过控制变量,将驱动器的纵向胞元数目、超材料结构厚度、气动橡胶管厚度等结构参数在不同内壁压强下对最大弯曲角度的影响差异进行了对比分析,总结了上述结构参数对最大弯曲角度影响的趋势,为新型软体驱动器的结构设计及应用提供了替代方案。 展开更多

关键词 软体驱动器 负泊松比 管状结构 最大弯曲角度

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颗粒流驱动变刚度弯曲软体驱动器的设计及运动仿真 被引量：9

10

作者 韩奉林 李鹏 +1 位作者 李明辉 田亮 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期890-897,共8页

为提高软体机器人的承载能力,利用颗粒物质兼具流体和阻塞刚化的特性,设计了一种变刚度弯曲软体驱动器。以颗粒物质力学为指导,设计并制造了变刚度弯曲软体驱动器样机。通过试验获得了分别描述颗粒物质和变形腔材料的联合弹塑性模型、Og... 为提高软体机器人的承载能力,利用颗粒物质兼具流体和阻塞刚化的特性,设计了一种变刚度弯曲软体驱动器。以颗粒物质力学为指导,设计并制造了变刚度弯曲软体驱动器样机。通过试验获得了分别描述颗粒物质和变形腔材料的联合弹塑性模型、Ogden超弹本构模型,提出了软体驱动器运动过程的有限元仿真方法,搭建了变刚度软体驱动器实验平台。实验与仿真获得的弯角误差约为15.6%,利用颗粒阻塞原理可使承载能力提高约1.75倍。 展开更多

关键词 软体驱动器 颗粒流 变刚度 阻塞 运动仿真

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多腔体软体驱动器负载抓持变形特性研究 被引量：7

11

作者 涂琴 岳东海 +1 位作者 王延杰 刘光新 《液压与气动》 北大核心 2019年第12期68-74,共7页

为揭示工作压力与负载的作用对多腔体软体驱动器变形的影响规律,建立了多腔体软体驱动器变形评价指标,包括末端轨迹、末端接触力、曲率半径和腔体拟合圆直径4个指标。基于不同负载和工作压力下的试验结果,采用拟合的方法建立了多腔体软... 为揭示工作压力与负载的作用对多腔体软体驱动器变形的影响规律,建立了多腔体软体驱动器变形评价指标,包括末端轨迹、末端接触力、曲率半径和腔体拟合圆直径4个指标。基于不同负载和工作压力下的试验结果,采用拟合的方法建立了多腔体软体驱动器曲率半径与工作压力、负载的关系模型,并采用该模型对不同负载下的驱动器曲率半径变化曲线进行预测。分析结果表明,曲率半径拟合数学模型试算结果与试验结果吻合度较高。负载的增大使多腔体软体驱动器的末端轨迹变化范围明显减小、线性度增加;曲率半径随工作压力的增加呈指数下降的趋势,曲率半径和末端轨迹受负载作用的非线性都较强;工作压力和负载对腔体拟合圆直径的影响呈相反的趋势。该研究能为不同用途下多腔体软体驱动器的设计与精确控制提供参考。 展开更多

关键词 软体驱动器 变形特性 模型 评价指标 试验

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颗粒驱动软体驱动器设计及FEM-DEM运动分析 被引量：3

12

作者 韩奉林 李明辉 +3 位作者 田亮 刘伟 费磊 赵海鸣 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期155-162,共8页

颗粒物质具有流动传压和阻塞刚化的双相特性,是变刚度软体机器人的理想驱动介质.由于颗粒物质复杂的力学特性,颗粒驱动软体机器人运动预测极具挑战性.综合考虑颗粒物质的离散性和超弹软体型腔的连续性,本文提出了一种基于FEM-DEM耦合计... 颗粒物质具有流动传压和阻塞刚化的双相特性,是变刚度软体机器人的理想驱动介质.由于颗粒物质复杂的力学特性,颗粒驱动软体机器人运动预测极具挑战性.综合考虑颗粒物质的离散性和超弹软体型腔的连续性,本文提出了一种基于FEM-DEM耦合计算的软体驱动器运动分析方法.为降低颗粒充入软体型腔时的局部径向膨胀,设计了具有径向增强约束的弯曲驱动器软体型腔结构.利用FEM-DEM耦合计算方法对此驱动器的运动变形规律进行了分析,同时采用基于颗粒物质Mohr⁃Coulomb连续介质模型的FEM开展了对比计算.利用3D打印和硅胶浇注技术制造驱动器样机,测试了软体驱动器的运动特性及变刚度能力.研究结果表明:与基于Mohr-Coulomb模型的FEM相比,利用FEM-DEM耦合计算方法,可使驱动器弯曲角度的预测精度提高约14.3%;使用较小直径的颗粒介质可以提高机器人的变形能力;与前期研究中的原始方案相比,本文提出的径向增强约束驱动器在不削弱刚度调节能力的前提下,最大弯曲角度从48.9°提升至了72.7°. 展开更多

关键词 软体驱动器 有限元 离散元 颗粒驱动 变刚度 DEM-FEM 粒径

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基于多腔软体驱动器的柔性手指设计 被引量：5

13

作者 魏琼 张永梁 +1 位作者 游颖 汪泉 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期425-432,532,共9页

针对现有软体柔性手指运动自由度少的问题,设计了一款基于气动多腔软体驱动器的柔性手指。基于软体动物的运动特征,对多腔软体驱动器的结构进行了设计;根据虚功原理,建立了软体驱动器的力学模型和柔性手指的位姿方程;利用Abaqus CAE有... 针对现有软体柔性手指运动自由度少的问题,设计了一款基于气动多腔软体驱动器的柔性手指。基于软体动物的运动特征,对多腔软体驱动器的结构进行了设计;根据虚功原理,建立了软体驱动器的力学模型和柔性手指的位姿方程;利用Abaqus CAE有限元仿真软件对柔性手指进行了力学仿真,得到了柔性手指偏转角度与输入气压的关系曲线;以单向转动软体驱动器为研究对象,通过输入特定气压值来分析其偏转角度与输入气压的关系,并对比了偏转角度—输入气压关系曲线的理论计算、仿真分析和试验结果的差异。试验结果显示,在偏转角度为0°~80°时,单向转动软体驱动器理论计算、仿真分析与实际测得的偏转角度—输入气压曲线的变化趋势基本一致。研究表明,所建立的单向转动软体驱动器力学模型能够较为准确地描述驱动器偏转角度的变化,所建立的手指位姿方程能够根据各关节的偏转角度求得手指各个节点的空间坐标,为手指的运动控制提供了基础。 展开更多

关键词 柔性手指 位姿方程 单向软体驱动器

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颗粒阻塞软体驱动器承载特性研究 被引量：1

14

作者 韩奉林 刘伟 费磊 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期339-344,共6页

颗粒阻塞效应广泛用于提高软体驱动器的承载能力,为了深入研究阻塞态驱动器的承载规律,对颗粒阻塞弯曲软体驱动器的受载变形规律进行实验测试和理论分析。驱动器的受载变形分为弹性变形和塑性变形两个阶段,塑性阶段具有近似线性的应变... 颗粒阻塞效应广泛用于提高软体驱动器的承载能力,为了深入研究阻塞态驱动器的承载规律,对颗粒阻塞弯曲软体驱动器的受载变形规律进行实验测试和理论分析。驱动器的受载变形分为弹性变形和塑性变形两个阶段,塑性阶段具有近似线性的应变强化现象,且流动阻力波动较大。增大驱动器内外压差后,弹性系数、屈服力及应变强化程度均显著提升。屈服力和应变强化程度对驱动器承载性能的影响更大,仅考虑颗粒阻塞的变刚度效应是不全面的。同时基于石膏粉末3DP打印技术提出一种新的硅胶型腔消失模制备方法,可提高效率和精度。 展开更多

关键词 颗粒阻塞 软体驱动器 承载特性 消失模 屈服

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双作用气动软体驱动器的设计与分析 被引量：24

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作者 隋立明 刘亭羽 王隐 《液压与气动》 北大核心 2019年第2期92-97,共6页

为模仿环节动物的纵肌与环肌功能,实现驱动器径向运动和轴向运动的拮抗作用,设计了一种双腔体双作用的气动软体驱动器。该软体驱动器由可实现轴向伸长运动的内腔轴向驱动器和可实现径向膨胀变形的外腔径向驱动器组成。为提高性能,软体... 为模仿环节动物的纵肌与环肌功能,实现驱动器径向运动和轴向运动的拮抗作用,设计了一种双腔体双作用的气动软体驱动器。该软体驱动器由可实现轴向伸长运动的内腔轴向驱动器和可实现径向膨胀变形的外腔径向驱动器组成。为提高性能,软体驱动器外部结构采用了折叠方式,并通过有限元仿真分析了不同折叠参数对性能的影响。经实验测试,在0. 03 MPa的通气压力下,六折叠结构软体驱动器最大轴向伸长率可达到24. 2%,实现了对环节动物纵肌与环肌功能的模仿。 展开更多

关键词 气动软体驱动器 软体机器人 仿生肌肉

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多腔体式仿生气动软体驱动器的设计与制作 被引量：6

16

作者 隋立明 席作岩 刘亭羽 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期511-517,共7页

软体驱动器是一种由柔软材料组成,并主要通过弹性材料的弯曲、收缩或伸长等来实现运动的执行器。软体驱动器是实现仿生软体机器人运动和动作的关键部分,开发适用的软体驱动器是进行仿生软体机器人研究的前提。为研究能够驱动软体机器人... 软体驱动器是一种由柔软材料组成,并主要通过弹性材料的弯曲、收缩或伸长等来实现运动的执行器。软体驱动器是实现仿生软体机器人运动和动作的关键部分,开发适用的软体驱动器是进行仿生软体机器人研究的前提。为研究能够驱动软体机器人的仿生软体驱动器,基于目前常见的软体驱动器形式,提出并设计了一种多腔体式仿生气动软体驱动器。该气动软体驱动器主体结构采用硅胶材料制作,能够利用3D打印的模具进行成型。该驱动器主体结构加上底面或经组合后,可以分别得到伸长驱动器、单向弯曲驱动器及双向弯曲驱动器,能够实现类似身体柔软类动物的仿生变形运动。分别对上述3种软体驱动器的静态特性进行了测试,结果表明,在15kPa压力下伸长驱动器的伸长率能够达到40%以上,弯曲驱动器在同样压力下也具有较大的弯曲变形。经实践证明,所设计的多腔体式仿生气动软体驱动器原理可行、制作工艺简单,能够在软体机器人及相关领域中得到广泛应用。 展开更多

关键词 气动软体驱动器 软体机器人 仿生

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用于康复训练的分段式气动软体驱动器 被引量：4

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作者 刘彩霞 潘亭亭 +3 位作者 孙一帆 李帅 刘平 黄英 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1127-1134,共8页

针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器.通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知.建立半波纹管... 针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器.通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知.建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数.采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器.特性测试结果表明:分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态. 展开更多

关键词 软体驱动器 气动式 有限元分析 柔性应变传感器 手指康复

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仿生软体驱动器的研究综述 被引量：4

18

作者 谷勇霞 周建辉 +1 位作者 尹丹妮 朱志豪 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第9期1373-1380,共8页

软体驱动器是智能和交互式软体机器人的核心部件,由于其高度的灵活性、良好的环境适应能力以及安全可交互等优势,被广泛应用于工业、农业、医学、救护和公告服务等领域。研究人员通过对生物的模仿制造出了各种类型的软体驱动器。围绕国... 软体驱动器是智能和交互式软体机器人的核心部件,由于其高度的灵活性、良好的环境适应能力以及安全可交互等优势,被广泛应用于工业、农业、医学、救护和公告服务等领域。研究人员通过对生物的模仿制造出了各种类型的软体驱动器。围绕国内外近些年来软体驱动器的研究成果,介绍了国内外软体机器人中所采用的软体驱动器技术的基础研究发展现状;针对软体驱动器的基本特性对其进行了系统归纳分类,介绍了各类型软体驱动器的基本工作原理,介绍了各种软体驱动器各领域的的应用现状以及各种类型驱动器的优缺点和在实践应用中存在的问题;对软体驱动器未来的发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 软体驱动器 驱动方式 软体机器人 软体材料

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接触式传感器测量软体驱动器角度的数据融合 被引量：3

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作者 刘艳红 豆园林 +1 位作者 任海川 曹桂州 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期277-283,共7页

现有用于软体驱动器角度测量的接触式传感器主要包括惯性传感器与曲率传感器,但惯性传感器的测量精度易受软体驱动器内嵌气道膨胀的影响,曲率传感器测量则存在迟滞和漂移等问题。为进一步提高接触式传感器测量软体驱动器角度的准确性,... 现有用于软体驱动器角度测量的接触式传感器主要包括惯性传感器与曲率传感器,但惯性传感器的测量精度易受软体驱动器内嵌气道膨胀的影响,曲率传感器测量则存在迟滞和漂移等问题。为进一步提高接触式传感器测量软体驱动器角度的准确性,结合模糊推理与卡尔曼滤波结合的算法实现惯性传感器和曲率传感器数据融合。基于BP神经网络和长短时记忆网络分别融合曲率传感器和惯性传感器,减少接触式传感器测量软体驱动器角度时迟滞和气道膨胀的影响。实验结果显示,采用长短时记忆网络、BP神经网络和模糊推理与卡尔曼滤波相结合的数据融合结果均方根误差精度分别为0.51°、0.63°和1.59°,表明长短时记忆网络能够更好地提高接触式传感器对软体驱动器角度的测量精度。 展开更多

关键词 软体驱动器 惯性传感器 曲率传感器 长短时记忆网络 卡尔曼滤波

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用于手部康复的热塑性聚氨酯软体驱动器研究 被引量：2

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作者 刘彩霞 潘亭亭 +2 位作者 孙一帆 马菲 黄英 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第9期1166-1170,1184,共6页

针对软体康复训练手套制作流程复杂和辅助力低等问题,文章基于热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane,TPU),借助3D打印技术,研制具有单、双向软关节的分段式气动软体驱动器。通过有限元软件建立TPU材料超弹性本构模型,仿真分析软体... 针对软体康复训练手套制作流程复杂和辅助力低等问题,文章基于热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane,TPU),借助3D打印技术,研制具有单、双向软关节的分段式气动软体驱动器。通过有限元软件建立TPU材料超弹性本构模型,仿真分析软体驱动器弯曲特性,试验测试研究软体驱动器弯曲角度、运动轨迹和握力,结果表明,软关节特性满足人手关节最大弯曲角度120°需求,软体驱动器弯曲状态与人手运动轨迹相符,最高握力达11.5 N。直接3D打印的软体驱动器制作简单,辅助力强,满足手指康复训练需求,为手功能损伤患者提供一种更加安全有效的康复训练设备。 展开更多

关键词 热塑性聚氨酯(TPU) 3D打印 软关节 分段式软体驱动器 康复训练手套

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