为解决气动软体驱动器的气源问题,利用活塞式驱动方法实现软体驱动器的压力与变形控制。根据气动软体驱动器的基本力学特性,给出气动软体驱动器的线性化模型,建立了活塞式驱动软体驱动器的静力学模型及拮抗式驱动系统的活塞驱动模型。对活塞式驱动的伸长型和弯曲型软体驱动器进行了测试,活塞位移和软体驱动器的变形之间近似呈线性关系,与理论相符合。活塞式驱动方法简化了软体驱动器的能源部分,为流体驱动软体机器人研究提供了具有应用潜力的能源控制解决方案。

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。

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...

气动人工肌肉是一种具有良好柔性、出力/重量比大的新型气动执行器.该文研究了由一对气动人工肌肉组成的关节模型,分析了它的静特性,并进行了实验研究.实验结果表明气动肌肉关节具有一些独特的特性.

根据气动肌肉的理论模型,分析了气动肌肉初始直径和初始长度对气动肌肉特性的影响,并对气动肌肉结构设计中的参数选择与设计问题进行了研究.文中提出的思想对气动肌肉的结构参数设计具有指导意义.

设计了一个由气动肌肉驱动的仿人臂,该臂具有4个自由度,肩部采用虎克铰形式.其具有重量轻、控制容易及柔顺性好等优点.初步试验表明,该仿人臂能够基本实现人类关节的柔顺运动.

气动肌肉驱动关节具有柔顺性好、容易实现开环控制等优点。但是关节的位置重复精度较差，阶跃响应存在大幅振荡，不利于实际应用。为解决这个问题，对关节的闭环控制方法进行了研究。通过引入前馈控制、输入整形及非线性PI控制，有效地提高了关节的响应速度和位置精度。

根据气动肌肉的工作原理，分析了影响气动肌肉可靠性的因素，设计并制作了气动肌肉。对自制气动肌肉进行了基本的特性测试，结果表明，所制作的气动肌肉在性能和可靠性方面能够满足要求。

将气动肌肉和气缸在工作原理、使用方式与驱动特性等方面进行了对比研究，分析表明气动肌肉在柔顺性、动态特性和应用灵活性等方面相比气缸都具有一定的优势，因此更适用于一些特殊的应用场合，为气动肌肉的应用提供了经验和借鉴。

为研究基于蠕动原理的仿生爬行机器人运动，以气动弯曲驱动器和伸长驱动器为机器人主体，设计了一种软体爬行机器人。针对爬行机器人在平面及管道中的运动，根据爬行机器人的力学特性和运动过程中摩擦力与驱动力之间的关系，分析了爬行机器人实现爬行运动的条件，提出了爬行机器人驱动方式。通过实验，验证了所提出的驱动方式能够实现软体爬行机器人的移动，为今后软体爬行机器人的研究及应用提供了基础。