氣動(dòng)仿蠕蟲柔性爬行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)理及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著仿生機(jī)器人技術(shù)與材料技術(shù)的不斷發(fā)展，柔性機(jī)器人作為一個(gè)新的研究方向吸引了各國(guó)研究者的目光。由于柔性機(jī)器人能在極大范圍內(nèi)改變自身的形狀與尺寸，以適應(yīng)外加載荷與環(huán)境阻礙;通過擠壓等方式穿過狹窄的縫隙與孔洞，適應(yīng)各種崎嶇、不規(guī)則的復(fù)雜環(huán)境，具有運(yùn)動(dòng)靈活多變的特點(diǎn)，因此，在工業(yè)、軍事、醫(yī)療、救援等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用與發(fā)展前景。
　　針對(duì)現(xiàn)有柔性機(jī)器人存在變形能力仍有不足、響應(yīng)速度慢、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，本文通過分析各類柔性機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模式，

2、對(duì)其中關(guān)鍵的柔性驅(qū)動(dòng)器技術(shù)進(jìn)行研究，研究設(shè)計(jì)柔性驅(qū)動(dòng)器與蠕蟲機(jī)器人結(jié)構(gòu)，并通過試驗(yàn)對(duì)其運(yùn)動(dòng)特性與影響因素進(jìn)行研究。
　　本文完成的主要研究工作包括:
　　(1)通過研究蠕蟲身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)理，分析蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)、Ω運(yùn)動(dòng)和滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)模式，建立了蠕蟲的運(yùn)動(dòng)模型，分析了影響蠕蟲運(yùn)動(dòng)能力的因素。
　　(2)簡(jiǎn)化蠕蟲的結(jié)構(gòu)模型，研究設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、變形能力強(qiáng)的氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器;利用有限元分析軟件研究主體氣腔壁厚、硅橡膠硬度對(duì)驅(qū)動(dòng)

3、器變形能力的影響，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，使柔性驅(qū)動(dòng)器在較低的氣壓下，具有較大的變形能力。
　　(3)設(shè)計(jì)制作了氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器實(shí)物樣機(jī)，試驗(yàn)研究了驅(qū)動(dòng)器變形特性與響應(yīng)特性的影響因素。試驗(yàn)結(jié)果表明，驅(qū)動(dòng)器壁厚越小、材料硬度越低，變形能力越強(qiáng)。在有效變形范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器充氣與排氣響應(yīng)時(shí)間變化趨勢(shì)相同。同一驅(qū)動(dòng)壓力下，驅(qū)動(dòng)器氣腔壁厚越小，變形響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，但變化較少;相同的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)壓力越大，變形響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。
　　(4)研究設(shè)計(jì)了蠕蟲