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气动软体机械臂的视觉定位运动控制
1
作者 张禹 张政 +3 位作者 赵文川 彭龄慧 王宁 孙赫阳 《液压与气动》 北大核心 2025年第7期116-124,共9页
气动软体机械臂因其非线性强、多变量耦合复杂以及状态实时观测困难,给动态控制带来显著挑战。针对上述问题,提出一种融合视觉定位与神经网络建模的软体机械臂实时运动控制方法。该方法利用YOLOv8目标检测和半全局立体匹配算法构建视觉... 气动软体机械臂因其非线性强、多变量耦合复杂以及状态实时观测困难,给动态控制带来显著挑战。针对上述问题,提出一种融合视觉定位与神经网络建模的软体机械臂实时运动控制方法。该方法利用YOLOv8目标检测和半全局立体匹配算法构建视觉系统,并生成时序数据集;进一步通过长短期记忆网络模型捕捉软体机械臂动态响应规律,实现气腔压强与末端位置之间的映射建模。结果表明,与基于离散数据训练的神经网络模型相比,长短期记忆网络模型在三路气压预测中的平均绝对误差从约1.65 kPa显著降至0.44 kPa。进一步的实验结果显示,对于所提出的控制方法,软体机械臂末端在三个轴方向上平均绝对误差分别为1.503、1.506、2.825 mm,有效验证了基于视觉定位的时序神经网络控制方法在软体机械臂中的动态追踪能力。 展开更多
关键词 软体机械臂 长短期记忆网络 双目视觉 建模与控制
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三维磁导向磁性液体软体机器人驱动研究
2
作者 杨文荣 陈哲 张家萌 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第10期54-60,共7页
为解决传统导丝机器人结构复杂、无法主动导航、容易对血管造成损伤等问题,该文利用磁性液体作为机器人驱动介质,使导丝机器人具有柔软性、多自由度和磁驱动性。利用Euler-Bernoulli方程推导出机器人弯曲变形的影响因素包括:驱动磁场的... 为解决传统导丝机器人结构复杂、无法主动导航、容易对血管造成损伤等问题,该文利用磁性液体作为机器人驱动介质,使导丝机器人具有柔软性、多自由度和磁驱动性。利用Euler-Bernoulli方程推导出机器人弯曲变形的影响因素包括:驱动磁场的磁感应强度和梯度、机器人结构、外壳材料等,通过实验探究了各变量对驱动性能的影响,并确定机器人长度为50 mm、直径为3 mm。该文采用Halbach排布的驱动永磁体实现定向聚磁与自屏蔽,使距离永磁体表面25 mm时工作面磁场提升151%;通过平面弯曲和空间驱动实验论证了机器人具有大角度偏转驱动和在重力影响下的三维驱动能力;进行模拟血管驱动-定位实验,证明了机器人在受限的模拟血管环境中能完成介入治疗任务,并通过定位装置反演机器人导丝位置。 展开更多
关键词 软体机器人 磁性液体 磁驱动 导丝机器人
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多向弯曲气体检测软体机器人设计 被引量：2
3
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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电磁驱动式软体机器人设计与实验 被引量：1
4
作者 杨晟 刘玉旺 +1 位作者 苑婷雯 陈鹏 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期298-302,共5页
电磁驱动器具有速度快,力矩大,高冲程和宽带宽等优点。基于电磁驱动式原理,设计了一种可对不同外形物体夹持的软体机器人,使用硅橡胶材料作为柔性手指,钕铁硼和聚合物复合材料作为柔性永磁体,漆包线和柔性导磁体组成螺线管。首先介绍了... 电磁驱动器具有速度快,力矩大,高冲程和宽带宽等优点。基于电磁驱动式原理,设计了一种可对不同外形物体夹持的软体机器人,使用硅橡胶材料作为柔性手指,钕铁硼和聚合物复合材料作为柔性永磁体,漆包线和柔性导磁体组成螺线管。首先介绍了软体机器人的设计与制造工艺,然后建立了软体机器人正逆运动学模型。通过夹持不同形状的物体,测试了执行器的夹持性能,通过实验对比,验证了运动学模型的可靠性,证明了该结构设计具有实用性。 展开更多
关键词 电磁驱动 软体机器人 运动学 静力学分析
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一种仿乌龟的气动软体四足机器人设计与实现 被引量：1
5
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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介电弹性体驱动的爬行-跳跃机器人研究 被引量：1
6
作者 潘锋 阮佳平 +1 位作者 唐威 邹俊 《工程设计学报》 北大核心 2025年第3期316-325,共10页
具备爬行与跳跃功能的机器人比只能单一运动的机器人更能适应复杂环境,同时其柔性驱动器具有驱动变形大、结构简单等优势。基于介电弹性体的柔性驱动方式,设计了一种爬行-跳跃软体机器人。首先,设计了一种双稳态介电弹性体执行器,其由... 具备爬行与跳跃功能的机器人比只能单一运动的机器人更能适应复杂环境,同时其柔性驱动器具有驱动变形大、结构简单等优势。基于介电弹性体的柔性驱动方式,设计了一种爬行-跳跃软体机器人。首先,设计了一种双稳态介电弹性体执行器,其由介电弹性体膜、柔性电极、加强筋和柔性框架构成,具有横向和纵向两个双稳态,并通过分析和试验确定了其尺寸参数;其次,采用VHB4910介电弹性体膜制作了双稳态介电弹性体执行器,研究了薄膜预拉伸率对执行器动态响应的影响规律,并测试了其输出力矩,验证了采用该执行器可实现机器人跳跃;接着,基于介电弹性体执行器,设计了爬行-跳跃机器人,其由爬行模块和跳跃模块组成,可实现直行、转弯和跳跃等动作;最后,制作了爬行-跳跃机器人实物并进行了测试。测试结果表明:机器人最大运动速度为10 cm/s,相当于每秒行进1.25个身长;最大转弯速度为12(°)/s;跳跃高度约为5 mm,跳跃距离约为3 cm。研究结果为爬行-跳跃软体机器的结构设计和驱动提供了新方案。 展开更多
关键词 柔性驱动 介电弹性体 双稳态 柔性执行器 软体机器人
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基于Kresling折纸结构的软体管道机器人设计 被引量：1
7
作者 韩伟涛 温涛 +1 位作者 刘磊 胡俊峰 《工程设计学报》 北大核心 2025年第1期72-81,共10页
针对传统刚性管道机器人体积大、对非结构化环境适应性差等缺陷,设计了一种基于Kresling折纸结构的软体管道机器人。受蠕动爬行方式启发,软体管道机器人以塔簧-Kresling折纸结构作为伸缩结构,以硅胶摩擦带作为摩擦结构。该机器人的最大... 针对传统刚性管道机器人体积大、对非结构化环境适应性差等缺陷,设计了一种基于Kresling折纸结构的软体管道机器人。受蠕动爬行方式启发,软体管道机器人以塔簧-Kresling折纸结构作为伸缩结构,以硅胶摩擦带作为摩擦结构。该机器人的最大负载为自身质量的5.9倍,最大水平爬行速度为25.14mm/s,在垂直管道中的爬行速度可达9.96mm/s。随后,分析了伸缩结构类型,Kresling折纸结构的收缩长度、材质与角度参数以及摩擦力等因素对机器人爬行速度的影响。最后,制作了机器人样机并通过实验展示了机器人在不同内径、倾斜角度、形状的管道中爬行的可行性。结果表明,所设计的机器人具有良好的适应性和灵活性,能利用Kresling折纸结构的柔顺性来适应复杂管道环境,这为管道探测、检修等应用提供了新颖的方式。 展开更多
关键词 Kresling折纸结构 软体管道机器人 伸缩结构 摩擦结构 柔顺性
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探索聚合物“大脑”的奥秘:液晶聚合物——材料智能的未来之旅 被引量：2
8
作者 游雨欣 Mert O ASTAM 刘丹青 《液晶与显示》 北大核心 2025年第1期1-12,共12页
材料智能(Material Intelligence,MI)作为一项新兴领域,正展现出令人瞩目的变革潜力,引领着科技新潮流。与局限于数字虚拟架构的人工智能(Artificial Intelligence,AI)不同,MI通过赋予材料自适应与动态响应的物理功能,打破了传统智能边... 材料智能(Material Intelligence,MI)作为一项新兴领域,正展现出令人瞩目的变革潜力,引领着科技新潮流。与局限于数字虚拟架构的人工智能(Artificial Intelligence,AI)不同,MI通过赋予材料自适应与动态响应的物理功能,打破了传统智能边界,为构建新一代智能系统开辟了道路。液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)作为具备高度刺激响应特性与卓越可塑性的材料,不仅契合MI的功能需求,更因其灵活的适配能力成为人机交互场景中的优选。本篇观点性论文聚焦于LCP,深入探讨了MI在推动人机交互功能创新中的潜力。为科学地解析MI的本质与潜力,本文在开篇构建了一个理论框架,以系统化方式定义与分类MI。本文特别指出,传统基于心理学的术语需要进行适当调整,以适配材料智能与生物认知机制之间的本质差异。在此基础上,本文剖析了LCP在实现驱动行为、材料记忆功能,以及“学习”与“遗忘”动态特性中的核心作用,并详细介绍了其驱动机理和技术路径,概述了LCP从基础聚合物向智能化材料转变的渐进过程。最后,我们展望了具备MI能力的LCP在多领域中的应用潜力,并提出了一系列探索未来应用的战略性建议。我们坚信,MI的崛起将为科学与社会带来深远而持久的影响,成为驱动技术进化与创新的关键力量。 展开更多
关键词 液晶聚合物 材料智能 软体机器人 人机交互 材料复合技术
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基于液态金属电极卷制态介电弹性体驱动器 被引量：1
9
作者 赵福腾 胡华 赵维玮 《现代制造工程》 北大核心 2025年第3期84-89,98,共7页
由于硅橡胶材质的卷制态介电弹性体存在高频共振,在软体机器人领域得到了广泛应用。液态金属的高导电性和极低刚度可以有效保证介电弹性体的共振响应。然而,目前使用液态金属制备的卷制态介电弹性体驱动器无法实现共振现象,因此,通过搅... 由于硅橡胶材质的卷制态介电弹性体存在高频共振,在软体机器人领域得到了广泛应用。液态金属的高导电性和极低刚度可以有效保证介电弹性体的共振响应。然而,目前使用液态金属制备的卷制态介电弹性体驱动器无法实现共振现象,因此,通过搅拌液态金属和刮涂方式获得一种氧化物与液态金属共存的柔性电极。分别将采用该工艺与传统碳基电极工艺制备的弹簧耦合卷制态介电弹性体驱动器的静态和动态性能进行了对比,表明了液态金属电极卷制态介电弹性体驱动器的可靠性和低刚度特性。基于此工艺和结构制作了一款鬓毛爬行机器人,结果表明,可以实现每秒1倍身长以上的爬行速度。 展开更多
关键词 液态金属 电极 介电弹性体 软体机器人
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智能变形纤维/织物材料研究进展
10
作者 吴梦婕 夏勇 +3 位作者 张雨凡 周欣然 俞建勇 熊佳庆 《纺织学报》 北大核心 2025年第5期49-58,共10页
变形-感知一体化智能材料具备自适应形变和交互安全性,可实时监测并反馈环境或自身状态信息,在智能装备、工业生产/生活、环境和医用等领域有重要应用。近年来,纤维基智能变形材料研究热度空前,并逐步形成了一体化变形-感知智能材料这... 变形-感知一体化智能材料具备自适应形变和交互安全性,可实时监测并反馈环境或自身状态信息,在智能装备、工业生产/生活、环境和医用等领域有重要应用。近年来,纤维基智能变形材料研究热度空前,并逐步形成了一体化变形-感知智能材料这个重要方向。为系统展示该领域成果并促进领域进一步发展,首先综述了纤维/织物基驱动器的研究进展,具体阐述了各类刺激响应的驱动变形原理;接着着重介绍了一体化驱动-感知型智能纤维/织物材料的应用,阐述了该类材料发展面临的挑战和可能的解决方案。最后指出:未来应着重深化机制研究、提升材料性能和环境适应性、推动智能变形纤维材料的集成化/智能化/规模化发展。 展开更多
关键词 智能变形材料 纤维 纱线 织物 驱动-感知一体 驱动器 软体机器人
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基于Water Bomb折纸结构的软体机器鱼设计与性能分析
11
作者 张宇 楚凯 +3 位作者 舒申 王家梁 周浩 胡俊峰 《工程设计学报》 北大核心 2025年第3期326-333,共8页
目前,以刚性材料为主体制作的机器鱼在水中具有良好的控制精度和较快的游动速度,但由于刚性材料自身的刚度较高,机器鱼通常无法很好地适应水中的狭窄通道。为了解决上述问题,将折纸结构应用于机器鱼的结构设计,设计了一种可在水中通过... 目前,以刚性材料为主体制作的机器鱼在水中具有良好的控制精度和较快的游动速度,但由于刚性材料自身的刚度较高,机器鱼通常无法很好地适应水中的狭窄通道。为了解决上述问题,将折纸结构应用于机器鱼的结构设计,设计了一种可在水中通过狭窄通道且具有良好游动性能的软体机器鱼。该机器鱼由头部、躯干和尾部组成,其中:躯干部分采用Water Bomb折纸结构,利用折纸结构的收缩和膨胀来实现躯干部分的径向变化;尾部利用软体折纸驱动器的弯曲来实现摆动,从而实现机器鱼的前行和转弯。通过实验测得了机器鱼在水箱中的运动情况,其最高游动速度为72.67 mm/s,最快转向速度为10.67 (°)/s,且能在最大负载为150 g的条件下稳定运动。结果表明,所设计的机器鱼不仅可以在水中灵活运动,而且能够利用躯干部分的折叠特性通过部分狭窄通道和障碍。这为软体机器鱼的设计与研究提供了一种新思路。 展开更多
关键词 软体机器鱼 软体折纸驱动器 Water Bomb折纸结构 折叠特性
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双驱动器仿肺软体机器人建模与变形分析
12
作者 张来喜 赵杨昊宇 +2 位作者 朱盛杰 马凯威 徐丰羽 《中国机械工程》 北大核心 2025年第10期2379-2388,共10页
针对图像引导放射治疗带来的额外辐射剂量问题,以环节动物的肌肉静水结构为启发设计了一种双驱动器仿肺软体机器人,体外模拟人体肺部的呼吸变形。对仿肺软体机器人进行了三维建模和有限元仿真,由仿真结果可知,加装轴向驱动器能增加仿肺... 针对图像引导放射治疗带来的额外辐射剂量问题,以环节动物的肌肉静水结构为启发设计了一种双驱动器仿肺软体机器人,体外模拟人体肺部的呼吸变形。对仿肺软体机器人进行了三维建模和有限元仿真,由仿真结果可知,加装轴向驱动器能增加仿肺软体机器人变形自由度,使其更趋向真实肺部变形。通过共形几何方法分析了仿肺软体机器人的变形特性,并通过实验测试了其变形性能。研究结果表明:当径向驱动器气压为1 kPa和2 kPa、轴向驱动器气压为7 kPa时,径向驱动器的z轴尺寸伸长率分别为10.95%和8.87%,所设计的仿肺软体机器人能够满足模仿肺部变形的要求。最后,通过线性拟合得到了变形程度与充气气压之间的关系式,可应用于仿肺软体机器人的变形控制。 展开更多
关键词 仿肺软体机器人 双驱动器 共形几何 变形分析
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液晶弹性体复杂分子取向及多重形变研究进展 被引量：1
13
作者 王振铭 成茗 +2 位作者 武子轩 邱昱元 刘言军 《液晶与显示》 北大核心 2025年第2期231-249,共19页
液晶弹性体作为一种具有可编程、多刺激响应、可逆形变的聚合软物质材料,在软体机器人、软体执行器、柔性电子器件、人造肌肉以及软光子学器件等领域展现出广阔的应用前景。液晶弹性体的多功能应用主要基于可编程的分子取向引起的复杂... 液晶弹性体作为一种具有可编程、多刺激响应、可逆形变的聚合软物质材料,在软体机器人、软体执行器、柔性电子器件、人造肌肉以及软光子学器件等领域展现出广阔的应用前景。液晶弹性体的多功能应用主要基于可编程的分子取向引起的复杂多重形变,而不同的尺度、不同形貌的液晶弹性体形变对分子取向提出了不同的技术要求。本文综述了液晶弹性体常见的取向方法以及基于不同取向方法的不同尺度和形貌体系的液晶弹性体的多重形变模式,在此基础上,进一步总结了基于可编程复杂形变的液晶弹性体在软体机器人、可调光学器件、智能织物等方面的应用进展,展望了液晶弹性体当前所面临的挑战以及未来发展趋势。 展开更多
关键词 液晶弹性体 取向技术 分子取向 多重形变 软体机器人 可调光学器件
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基于双目视觉的软体机械臂几何参数测量方法
14
作者 舒申 王家梁 +4 位作者 胡俊峰 张宇 楚凯 周浩 蔡铭炜 《工程设计学报》 北大核心 2025年第5期613-622,共10页
由于软体机械臂固有的柔顺性与低刚度,其在空间运动中展现出复杂的形态变化,现有测量方法难以实现这类机械臂的位姿测量。为解决上述问题,提出了一种结合双目视觉技术和B样条曲线拟合的新方法,旨在准确测量软体机械臂的几何参数。该方... 由于软体机械臂固有的柔顺性与低刚度,其在空间运动中展现出复杂的形态变化,现有测量方法难以实现这类机械臂的位姿测量。为解决上述问题,提出了一种结合双目视觉技术和B样条曲线拟合的新方法,旨在准确测量软体机械臂的几何参数。该方法通过双目视觉系统提取软体机械臂中心骨架的三维信息,并采用三次B样条曲线进行三维形状重构,进而获得软体机械臂的关键几何参数。为了验证所提出方法的有效性,对圆弧形、S形弯曲、L形弯曲的软体机械臂进行几何参数测量。测量结果表明,在平面上运动的机械臂的平均弯曲曲率误差为0.198%,平均弯曲角度误差为0.159%;在三维空间中运动的机械臂的平均弯曲角度误差为1.340%。此外,该测量方法能扩展为动态测量方法,在视觉有遮挡的情况下也能准确地测量软体机械臂的几何参数。基于双目视觉和B样条曲线拟合的测量方法可为软体机械臂的参数测量提供一种新思路。 展开更多
关键词 软体机械臂 双目视觉 B样条曲线 几何参数测量
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基于Kresling折纸结构的气动爬壁机器人设计与性能分析
15
作者 楚凯 张宇 +3 位作者 王家梁 周浩 舒申 胡俊峰 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期182-190,共9页
以柔性材料为主体的软体爬壁机器人可通过被动变形或主动变形来改变自身形状,以适应复杂的壁面环境。但由于柔性材料的低刚度和滞后性,现有软体爬壁机器人普遍存在驱动力不足及运动稳定性差的问题,严重制约了其实际应用。针对该问题,基... 以柔性材料为主体的软体爬壁机器人可通过被动变形或主动变形来改变自身形状,以适应复杂的壁面环境。但由于柔性材料的低刚度和滞后性,现有软体爬壁机器人普遍存在驱动力不足及运动稳定性差的问题,严重制约了其实际应用。针对该问题,基于Kresling折纸结构设计了一种可灵活爬行的气动爬壁机器人。该机器人由锚定模块和伸缩模块组成,锚定模块利用吸盘在负压状态下的吸附作用来实现在壁面上的锚定,伸缩模块采用以Kresling折纸结构和塑料薄膜封皮为主体的软连续体结构,可实现伸展和收缩。通过实验测得,所设计的机器人可在坡度为0°~90°的光滑壁面上实现速度为25~28 mm/s的稳定爬行,且对不同材质的壁面均具有良好的适应性。结果表明,基于Kresling折纸结构的气动爬壁机器人不仅能够在不同坡度、不同材质的壁面上双向爬行,还能基于伸缩模块的柔顺性在壁面上灵活转弯,这可为软体爬壁机器人的设计和优化提供新思路。 展开更多
关键词 软体爬壁机器人 软连续体结构 Kresling折纸结构 适应性 双向爬行
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多关节仿生机械手结构设计与仿真分析
16
作者 于昌润 赵虎 朱银龙 《林业机械与木工设备》 2025年第1期64-69,75,共7页
介绍了一种仿人手指驱动器组成的三指软体机械手爪。根据手指的结构,设计的仿人手指驱动器由3个弯曲关节及4个软体指节组成,通过关节腔室变形弯曲协助手爪进行抓握,指节处用实体硅胶,每个关节通过单独的腔道分开控制,驱动方式为气压驱动... 介绍了一种仿人手指驱动器组成的三指软体机械手爪。根据手指的结构,设计的仿人手指驱动器由3个弯曲关节及4个软体指节组成,通过关节腔室变形弯曲协助手爪进行抓握,指节处用实体硅胶,每个关节通过单独的腔道分开控制,驱动方式为气压驱动,安全稳定。使用Solidworks设计仿人手指驱动器,将其导入ABAQUS对仿人手指驱动器进行有限元仿真,分析确定驱动器的关节处的结构参数。将仿真结果与传统连续式软体驱动器的仿真结果进行对比,仿人手指驱动器更具优势。 展开更多
关键词 仿生机械手 驱动器 软体机械手爪 结构设计 有限元仿真分析
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磁场诱导梯度水凝胶的制备及其致动性能研究
17
作者 张伟腾 郑奥 从怀萍 《现代化工》 CAS 北大核心 2025年第1期170-177,共8页
采用酸刻蚀和高温热分解法合成了2D超顺磁性Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片,以Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片和聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)为原料开发了一种各向异性梯度水凝胶致动器。结果表明,Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片在水凝胶前溶液中垂直向下移... 采用酸刻蚀和高温热分解法合成了2D超顺磁性Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片,以Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片和聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)为原料开发了一种各向异性梯度水凝胶致动器。结果表明,Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片在水凝胶前溶液中垂直向下移动,产生增量含量梯度,交联固定后得到各向异性梯度的网络结构。水凝胶在厚度上形成不同尺寸的孔径,在远离磁体的一侧孔具有相对较大的尺寸,约有50μm,在靠近磁体附近尺寸逐渐减小到约5μm。Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片赋予水凝胶优异光热效应,在近红外光的照射下能够实现多种可逆的形状变化和仿生软机器人的功能。 展开更多
关键词 Fe_(3)O_(4)-MXene磁性纳米片 N-异丙基丙烯酰胺 光聚合 梯度水凝胶 软机器人
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内置式三电磁驱动斜坡爬行软体机器人
18
作者 迟涵 朱永强 +4 位作者 张平霞 庄虎跃 邹龙华 朱元成 周光耀 《现代制造工程》 北大核心 2025年第4期77-83,131,共8页
磁驱动是小型软体机器人的重要驱动方式之一,目前大部分磁驱动软体机器人采用外部磁场,爬坡能力较弱。针对此问题,提出一种内置电磁驱动的蠕虫状软体机器人,它可以在多种角度的斜面上爬行。实验采用了20 mm×6 mm×11 mm、22 mm... 磁驱动是小型软体机器人的重要驱动方式之一,目前大部分磁驱动软体机器人采用外部磁场,爬坡能力较弱。针对此问题,提出一种内置电磁驱动的蠕虫状软体机器人,它可以在多种角度的斜面上爬行。实验采用了20 mm×6 mm×11 mm、22 mm×6 mm×11 mm两种型号的软体机器人,验证铜线圈吸引与排斥磁铁的强度大小对爬行稳定性的影响。实验得出中间距离大的软体机器人爬行稳定性与爬坡能力更强,其可在最大40°斜坡上,实现超过1 mm/s的速度爬行;中间距离小的软体机器人爬行速度较快,但爬坡能力与稳定性较弱。介绍了软体机器人的最大坡度影响因素和运动动作原理,探讨了硅胶厚度、驱动装置的选择以及电磁触角的运动分析,并在无外部磁场环境下进行了多种斜面角度的爬行实验。 展开更多
关键词 软体机器人 尺蠖 电磁铁 铜线圈
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面向气动软体机器人的轻量化多输出控制阀
19
作者 康硕 杨扬 +1 位作者 赵润禾 钟宋义 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期329-337,共9页
旨在研制一种轻质、小型的多输出逻辑控制阀,以简化气动软体机器人的外部驱动系统;也可作为组件嵌入机器人本体,替代传统的大尺寸和大质量的控制阀,以减少驱动管道的数量以及外部驱动系统的体积和重量.建立了弹力带预紧力与阀的临界导... 旨在研制一种轻质、小型的多输出逻辑控制阀,以简化气动软体机器人的外部驱动系统;也可作为组件嵌入机器人本体,替代传统的大尺寸和大质量的控制阀,以减少驱动管道的数量以及外部驱动系统的体积和重量.建立了弹力带预紧力与阀的临界导通气压间的关系模型,并通过实验与仿真进行了验证.通过典型的气动管道软体机器人应用实验,展示了轻量化多输出逻辑控制阀在简化机器人驱动系统方面的性能优势. 展开更多
关键词 驱动系统 多输出 控制阀 软体机器人
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用于肠道疾病检测的仿蚯蚓无绳软体机器人
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作者 王亚东 刘煜莹 +1 位作者 朱亚洲 李恭新 《工程设计学报》 北大核心 2025年第4期429-437,共9页
软体机器人以其良好的人机交互特性为肠道疾病的检测提供了新手段。然而,其需要大量线缆连接外部控制系统,检测时会给患者带来不适。由此,提出了一种仿蚯蚓无绳软体机器人。机器人装配有柔性压力传感器和无线微型摄像头,能够在类肠道环... 软体机器人以其良好的人机交互特性为肠道疾病的检测提供了新手段。然而,其需要大量线缆连接外部控制系统,检测时会给患者带来不适。由此,提出了一种仿蚯蚓无绳软体机器人。机器人装配有柔性压力传感器和无线微型摄像头,能够在类肠道环境中实现可控运动,同时可监测环境压力的变化,并通过视觉感知检测环境中的异物。机器人由前端径向运动执行器、中心轴向运动执行器和后端径向运动执行器构成,内部集成了小型控制电路板和4个微型气泵。通过蓝牙控制4个气泵的开启与关闭,来控制3个运动执行器的膨胀与收缩,使机器人自身产生变形,驱动其在类肠道环境中移动。通过实验可知,该机器人可在刚性管道和柔性管道中运动,运动速度达0.75 mm/min,且能实时监测环境内压力的变化。此外,采用Fast RCNN(faster region convolutional neural net,基于区域卷积网络的快速检测)算法对机器人采集的图像进行处理,能够精准识别类肠道环境中存在的异物。该无绳软体机器人具有良好的人机交互性,为肠道疾病检测提供了一种对患者友好的新方法。 展开更多
关键词 软体机器人 仿蚯蚓 肠道检测 图像处理
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