仿青蛙游动机器人软体致动器设计及其应用研究
随着社会的发展、科技的进步,人类对自然界生物的研究不断深入,根据生物肌体结构和运动特性等研制的仿生机器人在各个领域中得以应用。仿生软体机器人,有助于实现仿生机器人的微小型化、提高仿生机器人的环境适应性,刚、柔、软材料特性的融合应用可使得仿生机器人具有更加广阔的应用前景。
本文以青蛙为研究对象,研制了一种仿青蛙游动软体机器人。首先,对青蛙的生物体结构和游动过程肢体运动特点进行研究分析,设计关节式气动软体致动器结构模型,利用Yeoh本构模型和虚功原理,结合关节式气动软体致动器的几何参数,建立了致动器的理论形变分析模型,在总体尺寸受约束的情况下,以一定弯曲角度时端部输出恢复力矩最大为目标,确定关节式气动软体致动器的结构参数,进而融合3D打印、模塑成型等加工工艺方法,加工制备关节式气动软体致动器,确定采用纤维线限制致动器径向凸起效应的绕线形式和绕线密度,通过初步装机实验验证针对仿青蛙游动软体机器人设计的关节式气动软体致动器的可行性,经过对关节式气动软体致动器实际运动特性和固定弯曲角度下的输出力矩特性的实验测试分析,建立其拟合运动学模型和力学模型,方便 ...