仿蚯蚓机器人蠕动装置的研究

仿照蚯蚓在孔内蠕动的过程,研制了一种在孔内行 走的机器人驱动装置．该装置主要由形状记忆合金(SMA)胀紧环, SMA螺旋弹簧和偏压弹簧等 组成．它可以在孔内象蚯蚓一样实现径向胀紧、纵向收缩、纵向伸长等动作．SMA元件的动 作可以靠通、断电来实现,SMA胀紧环通电时与孔壁贴紧,断电时松开;SMA螺旋弹簧通电时 收缩,断电时由偏压弹簧使其伸开．其动作过程由计算机控制和协调．该驱动装置结构简单 ,体积小、重量轻、柔韧性好、控制方便．该装置在电火花弯孔加工中得到了实际应用．本 文介绍了该装置的组成、工作原理、设计要点和控制方式．     

仿蚯蚓蠕动微机器人牵引与运动控制

为进入人体腔道开展作业,开发了一种直径6mm的仿蚯蚓多关节蠕动微机器人样机．机器人使用十字万向节连接直线驱动器,在弯曲腔道中能自适应改变自身姿态．基于Preisach模型和偏转模型,提出了形状记忆合金偏转机构的前馈控制方案,头舱控制最大偏转误差为2.6°．基于新型蠕动原理,建立了牵引模型,给出了有效驱动的条件．对机器人的牵引力、运动速度、在不同摩擦系数介质表面上的运动能力、头舱姿态进行了试验．结果表明,机器人的爬坡能力依赖于机器人和运动表面间的摩擦系数,新型蠕动原理能提供较大的牵引力,合适的驱动频率下可以得到最大的运动速度．     

基于蚯蚓原理的多节蠕动机器人

介绍了多节蠕动机器人的机体构造和运动原理,建立了机器人运动模型并进行了分析. 阐述了该机器人系统的控制组成和软件设计. 讨论了机器人在不同倾角橡胶管道内的驱动性能试验.进行了机器人温度试验及转弯性能试验.结果表明：该微小型机器人运行可靠、平稳,控制方便,有一定的爬坡能力;连续工作时机器人温度不超过35℃;可通过大于36mm的弯曲半径.该研究为非结构环境狭小空间及人体消化道探察机器人的研制奠定了基础．     

一种微小型蠕动机器人的步态分析

介绍了一种形状记忆合金(SMA)驱动的微型蠕动机器人的结构和工作原理,并对蠕动机器人的直线运动原理和转弯运动原理分别进行了详细的分析和论述。此外,还通过详细的实验对蠕动机器人步距与SMA驱动器电流的关系、蠕动机器人转弯角度与SMA驱动器电流的关系,以及蠕动机器人响应速度与SMA驱动器电流的关系进行了分析,并确定了SMA驱动器的加热电流。     

SMA丝驱动的手指康复机器人设计及实验研究

为了研制一种轻便、可穿戴的仿生手指康复机器人,在分析手指肌肉骨骼生物参数及致动机理的基础上,设计了一种形状记忆合金丝(Shape Memory Alloy, SMA)驱动的软体柔性手指康复机器人,建立了其运动学和力学模型。以手套为结构设计的原型,通过控制SMA丝的收缩来模拟手指肌肉肌腱的收缩,从而实现辅助手指屈曲伸展运动的功能。试验研究了手指康复机器人的运动性能和抓握性能。试验结果表明,手指柔性康复机器人最大弯曲角度接近正常人手关节角度,最大指尖力可达18N,能完成日常所需的屈曲伸展以及抓握功能。     

微型仿尺蠖软体机器人的设计与实验

根据尺蠖的运动规律设计了一种微型仿尺蠖软体机器人.利用形状记忆合金(SMA)弹簧模仿尺蠖肌肉对机器人实现驱动,通过周期性电流驱动机器人实现连续爬行运动.为了验证设计的微型仿尺蠖软体机器人的可行性,制作了机器人样机,通过运动实验测试机器人在鼠标垫、木板、纸板上的最大爬行速度,以及爬行速度与驱动电流的频率和占空比之间的关系...     

形状记忆合金传感驱动器件及其在机器人中的应用

本文介绍了可在机器人等智能机械中发挥重要作用的形状记忆合金传感及驱动器件的原理及其设计，综述了国外近年来有关采用形状记忆合金的机器人的研究发展状况。     

仿蚯蚓打孔机器人的仿真系统

在分析研究仿蚯蚓打孔机器人工作原理的基础上,研制出了仿蚯蚓打孔机器人仿真系统,并对该仿真系统的结构和编程原理进行了介绍。     

一款仿蚯蚓机器人的纤维驱动特性建模与辨识

针对一款Yoshimura折纸结构仿蚯蚓移动机器人,本文提出了基于人工肌肉纤维驱动的折展-纤维机器人新构型.该人工肌肉纤维为镀银尼龙线材质,以电热方式实现纤维收缩驱动,是一种典型的力电热耦合材料.考虑到其力电热耦合特性尚未明确,本文首先基于第一性原理提出了等长收缩状态下驱动电流-纤维温度微分模型,并通过NSGA-Ⅱ算法精确辨识了模型各参数.进一步,基于数据驱动建模方式明确了等长收缩状态下纤维温度-收缩力关系以及等温收缩状态下纤维变形-收缩力关系,最终实现了人工肌肉纤维力电热耦合特性的精确刻画,为新型仿蚯蚓移动机器人的运动性能分析和优化提供了理论基础.     

SMA驱动的微型平面关节机器人的研究

近年来，利用形状记忆合金（ＳＭＡ）的形状记忆效应原理制作的驱动器已在机器人领域中得到应用，ＳＭＡ驱动器以其重量轻、结构紧凑、易控制等优点，大大推动了微型机器人的发展．本课题使用所研制的推挽式直线位移型和旋转关节型ＳＭＡ驱动器代替传统的伺服驱动系统，研制了一台三自由度（两个旋转自由度和一个直线自由度）且带末端夹持器的微型平面关节机器人．本文将介绍该机器人的结构设计，控制系统及其软件设计．     

两栖机器人驱动装置控制器设计

轮桨腿一体化两栖机器人驱动装置独特。为满足其控制性能要求,设计开发了基于ARM7的驱动装置控制器,引入了旋转变压器及其数据采集电路和CAN总线接口。这种控制器可以同时控制两路直流无刷电机,具有控制精度高、反应速度快、模块化程度高等特点,很好地满足了两栖机器人实时、精确控制的要求。     

竞赛机器人小车的设计

本文结合机器人竞赛，介绍了竞赛机器人小车的设计和具体实现。机器人小车以SST公司的SST89E564RD单片机为控制器，辅以传感器模块和驱动器模块。其中传感器模块采用的是反射式可见光传感器，利用达林顿管对反射光强进行放大。控制模块采样传感器信号，并以此来确定小车状态和辨认路线，然后依据预置于控制模块中的导航地图来控制驱动模块并采用PWM方式调节电机转速，并改变小车的前进方向和速度，从而达到自主寻迹的目的。     

气动双稳态装置驱动的仿喷水推进乌贼结构软体机器人

基于双稳态结构跳变原理,设计了一种仿喷水推进乌贼结构软体机器人。首先,制作一种双稳态驱动装置,该装置随着气体周期性通断进行跳变,带动拨水薄膜产生往复运动,使得样机内部体积变化。其次,通过调节双稳态装置的驱动频率,使样机快速喷水、缓慢吸水形成动量差,推动样机向前运动。通过试验得出双稳态驱动装置跳变产生的推进力的变化规律,并将其应用到仿生乌贼的驱动中。最后,试验分析了双稳态装置跳变过程的运动特性,建立相应的力学模型,通过ABAQUS仿真软件对驱动装置的弯曲性能进行仿真分析,验证其弯曲性能。研究结果表明,样机在双稳态装置驱动下可以达到8.7 cm/s （约0.58倍样机身长/秒）的运动速度,具有一定的负重能力,展现出了优异的游动性能。     

曲线孔电火花加工机器人控制系统的研究

在分析研究曲线孔电火花加工机器人机构组成与工作原理的基础上,研制出了曲线孔电火花加工机器人控制系统,介绍了该控制系统的软、硬件组成及设计原理。采用该机器人控制系统可加工形状较为复杂的空间曲线孔。     

形状记忆合金与未来的机器人

实际上,每个电气设备中都有能将电能转换成机械能的装置。例如驱动电机和磁盘机中的磁头定位驱动器、收音机和电视机中的扬声器、微机中的风扇以及冰箱中的压缩机等。所有这一切都使用电机、螺线管,压电材料这三种不同的技术之一进行能量转换。     

利用Inventor设计仿人机器人外壳

一、引言仿人机器人不同于一般意义上的工业机器人,它是一种形状与人类似、具有移动功能、操作功能、感知功能、记忆和自治能力、能够与人交流的智能机器。世界上有很多研究机构在其研究中投入了相当的人力和物力,其中以日本的本田和索尼公司成绩最为引人注目。自1996年以来,日本本田公司的P2、P3相继问世,2002年在横滨机器人博览会上本田最新式的Asimo的出场再次引起轰动。其后本田的Asimo被以每年数十万美金的价格出租给IBM,它在世界各地的巡回展览给研究者带来了经济效益。同时,索尼公司推出的SDR-4X在博览会上更是大展风采。SDR-4…     

胶囊内窥镜机器人微驱动仿真研究

提出了一种采用形状记忆合金螺旋弹簧作为驱动源的新型胶囊内窥镜机器人.介绍了微驱动机构及机器人运动原理.在形状记忆合金(SMA)微驱动器热学模型、相变模型理论的基础上,进行了仿真实验.仿真结果与实际加热过程和冷却过程基本吻合,为设计胶囊内窥镜机器人驱动器控制系统提供了依据.     

形状记忆合金驱动的蛇形机器人运动仿真研究

基于Serpenoid 曲线建立了蛇形机器人行波运动和攀爬运动的运动学、动力学模型,根据模型提出一种具有万向节功能的pitch-roll 模块,利用形状记忆合金驱动器具有结构小和只受温度变化影响两大特点建立了蛇形机器人关节。应用MSC/ADAMS 虚拟样机软件对基于形状记忆合金驱动蛇形机器人进行行波运动和攀爬运动的动力学分析,并对仿真过程中遇到问题提供了解决办法。模型仿真效果非常理想,完全达到设计要求,为下一步研制物理样机提供了理论指导,也为其他仿生机器人的研究提供了参考。     

曲线孔电火花加工机器人加工运动轨迹模拟

该文论述了曲线孔电火花加工机器人的机构组成和蠕动原理,采用面向对象技术对VisualＣ＋＋６语言开发出了曲线孔电火花加工机器人的加工运动轨迹模拟系统,采用该系统可方便地模拟出电火花加工机器人加工任意曲线孔时的运动姿态和运动轨迹。     

冗余驱动仿下颌运动机器人的机构设计及轨迹规划

为实现人体下颌的运动,针对下颌系统的冗余特性和颞下颌关节运动的独特性,提出一种新型的冗余驱动的仿下颌运动机器人.首先,根据人体下颌运动机理以及仿生设计参数对仿下颌运动机器人进行样机设计.然后,基于虚拟仿真软件,对冗余驱动的仿下颌运动机器人进行轨迹规划.最后,在样机上进行下颌功能运动实验,分别模拟下颌的开闭、前后和侧方运动.结果证明该仿下颌运动机器人能够实现人体下颌的运动,特别是颞下颌关节的运动.