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仿生递变软体驱动器设计与试验
1
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
2
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
3
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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折纸形气动软体驱动器设计与性能分析
4
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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网格结构Pneu-Net软体驱动器内部压力分析与应用
5
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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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
6
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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单气腔仿肺软体驱动器建模与变形特性分析 被引量：1
7
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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气动扇形腔室软体弯曲驱动器的设计及分析 被引量：4
8
作者 汪启亮 李永起 +2 位作者 刘通 洪永烽 徐美娟 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期221-229,共9页
为了设计结构简单、制作方便、易于建模的大角度弯曲驱动器,提出了一种扇形腔室结构的软体多腔室弯曲驱动器。该驱动器由超弹性材料制作而成,并在Yeoh本构模型的基础上,建立了输入空气压力与弯曲角的函数关系。利用Abaqus有限元分析软... 为了设计结构简单、制作方便、易于建模的大角度弯曲驱动器,提出了一种扇形腔室结构的软体多腔室弯曲驱动器。该驱动器由超弹性材料制作而成,并在Yeoh本构模型的基础上,建立了输入空气压力与弯曲角的函数关系。利用Abaqus有限元分析软件对驱动器在不同驱动气压下的弯曲变形进行了仿真,分析了腔室端面半径、腔室壁厚、腔室端面夹角、凹槽深度、底层厚度等结构参数对驱动器弯曲角度的影响。制作了软体驱动器,搭建了气动控制实验平台,测试了驱动器的弯曲性能,输入气压为0~65 kPa,弯曲角度为0~218°,仿真结果与实验结果基本吻合。基于弯曲驱动器设计了一种夹爪长度可调的软体夹持器,测试了其对不同尺寸、形状、质量的物体的夹持效果,实验结果验证了所设计驱动器和夹持器的实用性,表明驱动器具有良好的弯曲性能。研究结果可以为软体驱动器的进一步研究提供参考。 展开更多
关键词 软体机器人 多腔室 弯曲驱动器 扇形腔室
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多自由度气动软体手部康复驱动器 被引量：1
9
作者 胡国旭 李一青 +1 位作者 程一轩 王涵 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第9期46-53,共8页
针对软体手部康复驱动器自由度单一的问题,提出一种适应人手运动特点的多自由度软体手部康复驱动器。通过在3个关节处配置锯齿结构半波纹管气腔,并在掌指关节位置增加双向方形气腔,分别实现手指的屈伸、收展运动。根据分段常曲率假设模... 针对软体手部康复驱动器自由度单一的问题,提出一种适应人手运动特点的多自由度软体手部康复驱动器。通过在3个关节处配置锯齿结构半波纹管气腔,并在掌指关节位置增加双向方形气腔,分别实现手指的屈伸、收展运动。根据分段常曲率假设模型建立驱动器气腔的弯曲角度与输入气压之间的非线性关系,并通过有限元分析探究气腔壁厚、长度、间距及数目与气腔弯曲性能的关系。采用硅胶灌注成型制作软体手部康复驱动器并搭建实验平台,对其进行弯曲性能测试。特性测试结果表明,当气压为60 kPa时,驱动器收展角度为21.8°;当气压为25 kPa时,驱动器屈曲角度为254.8°,符合人体手指运动范围。 展开更多
关键词 软体驱动器 康复 多自由度
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余弦型负泊松比软体驱动器弯曲性能研究
10
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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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
11
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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多向弯曲气体检测软体机器人设计
12
作者 关峰 赵鲁宁 +2 位作者 黄成杰 熊佳伟 刘春宝 《液压与气动》 北大核心 2025年第1期132-138,共7页
提出了一种基于仿生设计的软体气动驱动器,模仿象鼻的肌肉纤维结构,由柔性折叠结构、气动人工肌肉和刚性连接组成。该驱动器在两种驱动模式下可实现8个方向的弯曲,具有高弯曲刚度和灵活性。实验表明,当工作压力为120 kPa时,驱动器可在1 ... 提出了一种基于仿生设计的软体气动驱动器,模仿象鼻的肌肉纤维结构,由柔性折叠结构、气动人工肌肉和刚性连接组成。该驱动器在两种驱动模式下可实现8个方向的弯曲,具有高弯曲刚度和灵活性。实验表明,当工作压力为120 kPa时,驱动器可在1 s内产生42°的弯曲变形。建立了气动人工肌肉和柔性折叠结构的弯曲变形数学模型,并通过实验验证了驱动器的性能。将此驱动器应用于气体检测机器人,并设计了仿生检测鼻腔。瞬态响应模式下,检测有害气体的响应时间缩短为原始传感器的31.7%及静态仿生结构的19.1%。实验表明,该机器人在乙醇和水的区分中表现出色,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 仿生软体驱动器 多方向弯曲 气体检测机器人 瞬态响应
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软体弯曲驱动器设计与建模 被引量：50
13
作者 王华 康荣杰 +1 位作者 王兴坚 戴建生 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1053-1060,共8页
与传统的"刚性"机器人相比,基于仿生学启发的软体机器人由于其与生俱来的柔顺性和安全性受到广泛关注。然而,此类软体机器人驱动器的设计与控制目前仍缺少理论指导。针对这些问题,设计了一种由气压驱动的可实现弯曲运动的新... 与传统的"刚性"机器人相比,基于仿生学启发的软体机器人由于其与生俱来的柔顺性和安全性受到广泛关注。然而,此类软体机器人驱动器的设计与控制目前仍缺少理论指导。针对这些问题,设计了一种由气压驱动的可实现弯曲运动的新型软体驱动器,在系统分析其结构和弯曲原理的基础上,利用几何方法和虚功原理建立了其数学模型,并且通过有限元模型和原理样机实验验证了数学模型的有效性,为软体机器人驱动器的优化设计和控制提供了依据。 展开更多
关键词 软体驱动器 气压驱动 弯曲变形 数学模型 有限元分析
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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
14
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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软体机器人的驱动器及制作方法研究综述 被引量：14
15
作者 徐丰羽 郭义全 +2 位作者 周映江 吴明亮 宋玉蓉 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2018年第4期69-80,共12页
软体机器人是一种由软体材料制成的新型机器人,具有结构柔顺度高、环境适应性好、功能类型多样等优点,在康复、探测、救援等领域都具有广阔的应用前景。文中首先介绍了软体机器人的总体研究情况,包括软体机器人的发展过程及其结构类型;... 软体机器人是一种由软体材料制成的新型机器人,具有结构柔顺度高、环境适应性好、功能类型多样等优点,在康复、探测、救援等领域都具有广阔的应用前景。文中首先介绍了软体机器人的总体研究情况,包括软体机器人的发展过程及其结构类型;其次,介绍了软体驱动器的类型和制作方法,包括气动驱动、SMA驱动、IPMC驱动、DE驱动、响应水凝胶驱动、化学反应驱动、活体细胞驱动;再次,介绍了软体机器人的整体制作方法;最后,分析了软体机器人制作方法方面的缺点,并得出未来软体机器人的制作会向多功能化、高集成化、微型化等方向发展的结论。 展开更多
关键词 软体机器人 柔性驱动器 制作方法 仿生机理
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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
16
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
17
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：6
18
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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一种仿乌龟的气动软体四足机器人设计与实现
19
作者 吴雨昕 钟伟 +2 位作者 李露伟 邵将 顾小玉 《液压与气动》 北大核心 2025年第2期118-127,共10页
为了应对气动仿生机器人在越障和爬行等步态控制方面的挑战,设计了一种仿红耳滑龟的四足气动软体爬行机器人。该机器人包含四个两段式气动网格结构的软体驱动器,用以模拟龟腿的结构和运动。基于有限元分析对该结构参数进行了分析和优化... 为了应对气动仿生机器人在越障和爬行等步态控制方面的挑战,设计了一种仿红耳滑龟的四足气动软体爬行机器人。该机器人包含四个两段式气动网格结构的软体驱动器,用以模拟龟腿的结构和运动。基于有限元分析对该结构参数进行了分析和优化;进行了不同时序控制下的单腿性能测试;测试了软体机器人在直行爬行、转弯和面对障碍物时的运动性能。结果表明,软体机器人具有卓越的适应能力和稳定性能,直线爬行最大速度可达到50 mm/s,在刚性表面转弯可达到45(°)/s,可以跨越高度为25 mm的障碍物。其卓越的适应性和稳定性能使其在搜救、探测和检查等领域具有实际应用潜力。 展开更多
关键词 气动软体机器人 气动网格驱动器 仿龟腿结构 障碍物跨越
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双作用气动软体驱动器的设计与分析 被引量：24
20
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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