当前软体机器人利用单类型执行器组合形成某种特定构型,无法通过改变构型适应可变环境.为提高软体机器人的环境适应能力,结合收缩和弯曲的双模式形变驱动机理,利用两种执行器构建多类型的可变构型软体机器人,借助正负压驱动控制系统,实现多种运动和操作功能.提出海绵基体结合束缚层的收缩形变和弯曲形变驱动方法,设计对立面束缚的收缩形变单元及对立面和底面共同束缚的弯曲形变单元.组合收缩形变单元和弯曲形变单元,构造仿尺蠖爬行软体机器人和手足复用软体机器人.提出结合负比例阀和电磁阀的正负压气动控制系统,输出负压驱动收缩形变、弯曲形变和吸盘吸附;输出正压控制形变单元的快速恢复,实现变构型软体机器人的驱动控制.抓取、爬行、爬坡、转向、转向直行和爬管实验结果表明,仿尺蠖爬行软体机器人能在23°斜坡上爬行,手足...

设计一种片状约束环套装5个密封弹性腔体和弹簧的气动多向柔性驱动器,分析驱动器受力和力矩,建立气压与轴向伸长量、驱动力、弯曲方向的非线性理论模型.通过试验与理论模型对比,获得驱动器在不同气压下的形变与驱动性能关系.结果表明通过控制通入气体压力,可以控制驱动器产生不同程度的形变与驱动力;气压越大,形变与驱动力越大;该驱动器具有较高的灵活性和良好的驱动性能,改变通气方式,驱动器可以完成轴向伸长和空间多个方向的弯曲变形;0.23 MPa气压下驱动器轴向伸长量为137 mm,伸长率超过100%,弯曲角度达225°,轴向驱动力为242 N,弯曲夹持力为169 N.

设计了由两种尺寸气囊交替连通而成的新型软体执行器,该结构可实现两个方向固定角度摆动.首先建立双向弯曲软体执行器的非线性力学模型,得到形式为三段的分段函数,每一段表示软体执行器在相应阶段的弯曲角度和驱动气压的函数关系.其次,应用仿真软件描绘出软体执行器的摆动角度和驱动气压的线性关系,并与经典软体执行器进行了对比,发现两者不同之处在于未充气侧大小气囊之间挤压的弹性势能.最后,制作了双向固定角度摆动的软体执行器模型,通过实验验证了数值结果的可靠性.结果表明,本文提出的双向弯曲气动网格软体执行器的非线性建模和设计是可行的.

提出了气压驱动的仿象鼻连续体机器人结构设计的思路与方法,在对比分析象鼻与连续体机构的运动性能后,本仿象鼻气动机器人整体结构设计成多个构节串联的形式;通过分析机器人工作空间、灵巧度和可操作度等性能指标,确定机器人采用3构节串联形式;利用Adams仿真分析结果,对各构节最优的间隔盘数目、径向尺寸等设计参数进行了优选。结果表明,设计的机器人可以实现灵活的运动和目标物抓取功能,达到了设计目标。研究揭示了构节数目等设计参数对连续体机器人工作空间和运动学测度的影响。

本文介绍了气动柔性关节的结构和工作原理,该关节利用气压驱动实现轴向伸长和弯曲变形.对关节进行了力(矩)平衡分析,建立了压力与关节伸长和端面转角之间的数学关系.搭建了试验系统,对关节进行了压力与伸长量及转角的关系实验.引入了修正系数,修正好的模型能较好的反映关节的运动过程.

为了提高气动仿生六足机器人的灵活性,机器人腿部采用三自由度气动空间弯曲柔性关节驱动,腿部装有抬升机构,可改变腿部的抬升高度,调整机器人重心高度。建立了腿部抬升高度和步距模型,利用三维运动捕捉系统,获得机器人腿部抬升高度、关节形变和足部工作空间,并分析了六足机器人越障高度。通过理论计算和实验可知,机器人腿部运动灵活,可跨越高度为30 mm的障碍。该研究为气动柔性关节仿生六足机器人的步态规划和控制提供了参考。

近年来,下肢外骨骼机器人的应用越来越广泛。研究者把下肢外骨骼机器人的驱动方式分为四类,即液压驱动、气压驱动、电机驱动及人工肌肉驱动,并分别介绍了这四种方式的工作原理,阐述其优缺点,最后对其未来的发展趋势进行展望。

结肠镜是检测肠癌的金标准,提前筛查能够大幅度降低肠癌的发病率。提出了一种基于仿生的软体机器人设计方案,采用3个内腔体的软体材料结构,通过控制腔体气压大小控制机器人的弯曲方向与角度。该软体机器人安置在传统肠镜的末端,替换传统的人工式操作,在肠镜手术检查过程中起导引作用,可有效的避免结肠镜检查推进与取出过程中肠镜与肠道的不必要接触。利用有限元分析的方法,对软体机器人驱动腔体的形状和布局以及多段式结构进行了仿真,优化

现有的力觉反馈设备,大多将驱动力直接作用于操作人员,具有操纵安全性和柔顺性上的缺陷。针对这个问题,设计了一种用于主从控制的阻尼力可调关节模块机构。该关节模块机构基于制动器原理设计,为被动力反馈系统,安全性好。驱动器使用一对膜片式气缸,采用驱动力转换为摩擦力方式,间接达到转动阻尼力调节的目的。文中论述了阻尼力可调关节模块的设计方案、阻尼力调控原理,并对制作的样机进行实验和数据分析。经过实验证明,阻尼力可调关节模块机构响应速度快、运动可靠、控制精度高,达到了主从控制的使用要求。

根据钢铁厂转炉除尘输送系统特点，设计一种炼钢转炉专用的三偏心气动蝶阀，介绍蝶阀的结构，对主要零件进行了设计计算，并选择气压传动作为蝶阀的驱动方式。