一种基于SMA的微小型蠕动机器人

介绍了一种SMA驱动的微型轮式蠕动机器人的结构和控制系统。它采用轮式移动结构，打破近年来微小型机器人多采用腿式结构的传统。重点分析了并联式SMA驱动器和轮式移动机构的设计。微型机器人采用并联式SMA驱动器仿生蠕动输出力和位移，刚／弹耦合机构显著增大了微型机器人的前进步距，车轮逆向锁定机构控制了运动方向，确保了车轮滚动前进，实现了较高速度的运动。     

SMA 微型机器人的结构设计与分析

使用所研制的推挽式直线位移型和转动关节型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。本文将介绍微型机器人的结构设计，分析其机构运动及主要特性指标，并进行结构的强度校核验算，再对微型机器人进行运动学和动力学分析。     

管道微机器人自润滑轮式驱动器行进速度试验研究

介绍一种管道微机器人自润滑轮式驱动器的传动原理和结构。对这种新型微机器人驱动器的行进速度进行试验研究。结果表明,新型微机器人驱动器可以实现微机器人在管道中不同速度的移动行进。     

尺蠖式仿生微型机器人的结构和致动机理研究

提出并设计了一种新型偏动式双程SMA驱动器,以此驱动器为基础研发出一种靠交替摩擦自锁方式行走的尺蠖运动式仿生微型机器人。提出一种四杆机构无关节新型腿,这种新型腿可以有效改变SMA驱动器输出力的方向。分析了四杆机构新型腿的摩擦自锁机理,并求解出腿实现摩擦自锁的条件,使微型机器人能可靠地实现摩擦自锁作用下的稳步行进。阐述了新型微型机器人的定向运动机理,对微型机器人的尺蠖式收缩和伸张运动规律、步幅、频率等进行了分析及求解。     

医用微型机器人在三角形螺纹下的理论研究

针对无损伤医用微型机器人，在采用三角形螺纹下，理论分析研究了各螺纹参数对该微型机器人，轴向摩擦牵引力和粘液膜承载能力的影响，为使医用微型机器人更好地以较快的速度实现悬浮式运行创造条件。     

不同螺纹下微型机器人的无损伤驱动方法

研究一种利用螺旋旋转产生牵引力的微型机器人驱动机构。详细分析计算了微型机器人在采用矩形和梯形圆柱螺旋时的轴向摩擦牵引力和最小粘液膜厚度。通过对比两种螺纹下微型机器人的运动特性参数，得到了微型机器人的优化结构参数。     

外磁场驱动无缆微型机器人行走特性的分析

研制了以超磁致伸缩合金为驱动器的微型管道机器人,提出了一种以管外磁场无缆方式驱动控制微型管道机器人行走的方法,使其可靠性和实用性都得到提高。控制原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变,媒介于微机器人磁致伸缩微驱动器的磁机耦合作用,将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能,从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理,然后对行走动态特性进行了深入研究,得出了基于振动原理的微机器人移动速度和牵引力的方程式。试验表明机器人系统切实可行,能实现微型机器人的外磁场无缆驱动控制。     

医用微型机器人的体内运行实验研究

提出了一种新型的医用微型机器人的驱动机构，设计建造了模拟实验台，它利用螺旋旋转时产生的轴向牵引力推进机器人在人体内腔中运行，现时利用螺旋旋转时产生的动压效应建立起动压润滑粘液膜，使机器人在体内运行时不与内腔壁发生直接接触，避免对人体有机组织的损伤，实验研究结果表明：此种医用微型机器人在管内运行时可以形成足够厚的粘液膜把机器人与管壁隔开，实现以较快速度的悬浮运行。     

压电式微型仿生六足分节机器人结构设计与加工工艺研究

介绍了压电式微型仿生六足分节机器人的理论设计原理,阐述了适用于该微机器人的动力学模型,研究了该微机器人机身和压电驱动器的加工工艺,并对加工出的压电驱动器进行了测试和分析。把在微机械方面应用极广泛的压电驱动器应用到微型仿生六足分节机器人上,结构简单、新颖,不仅使微型仿生机器人在驱动研究的新领域有所突破,还使其在整体机械结构设计上有所创新。     

全气动蠕动机器人

提出了一种基于气动柔性驱动器的全气动蠕动机器人，介绍了该机器人的组成、工作原理及气动和电气控制系统。该机器人的驱动和蠕动全部由气动元器件实现；利用能伸缩和弯曲的柔性驱动器连接真空吸盘，通过气阀控制气体压力，驱动器和吸盘的协同工作，实现机器人的直线和曲线蠕动。     

驱动电压幅值对双压电薄膜管道微机器人运动的影响

研究了一种细小管道内移动微机器人,它可以搭载摄像机进入φ20mm的管道内部进行检测作业.微机器人驱动器采用PZT双压电薄膜驱动器.介绍了微机器人的结构及运动机理.着重介绍了驱动电压幅值对此类微机器人运动的影响,通过建模、仿真以及有限元分析,得到随着驱动电压幅值的增加,驱动器振幅增加,微机器人速度增加的结论,并通过实验验证了此结论,此结论对提高此类微机器人的工作效率有重要意义.     

基于主动试探的微小型爬壁机器人步态控制

针对欠平滑壁面上微小型爬壁机器人吸盘足吸附失败后的自主行为控制问题,根据机器人的结构设计及运动步态特点,提出基于主动试探的机器人吸盘足着地点自主选择步态控制方法。分析机器人的三种运动模式,以及直线运动和转向运动的基本步态。定义机器人的状态矢量,建立机器人吸盘足的有限状态机模型和状态转移图,并按“就近”原则设定状态转移函数的优先级。以上述研究为基础,提出在缺少壁面环境信息条件下的机器人步态控制主动试探方法。对步态控制方法进行仿真分析,并在实验室模拟环境和实际的飞机外表面环境进行试验验证,结果表明,所提出方法对于改善机器人的控制性能和提高机器人的自主能力是可行和有效的。     

一种宏微机器人结构

介绍了一种宏微机器人结构,宏运动机器人可以在较大范围内运动,而微珲位机器人具高精度的定位能力,在使用电致伸缩驱动器,柔性铰链和数字调节器的基础上,机器人的能力得以增强。     

尺蠖式直线微驱动器的设计

针对普通尺蠖式直线微驱动器运动速度低和输出力小等问题,基于柔顺机构设计了一种新型尺蠖式直线微驱动器。微驱动器由箝位机构、驱动机构和输出轴组成,其运动特点是驱动机构驱动箝位机构进行往复直线运动,箝位机构带动输出轴作直线运动。箝位机构和驱动机构均采用柔性杠杆结构,保证了微驱动器所需的箝位力与驱动力,并提高了其运动速度。采用伪刚体方法建立了驱动电压与箝位力、驱动机构输入位移与输出位移之间的关系,根据功能原理建立了输入力与驱动力之间的关系并制作了样机,搭建了实验测试系统进行性能测试,测试结果表明,驱动器最大箝位力为216.43N,最大驱动力为13.5N,在驱动电压120V,频率95Hz时,达到最大速度48.91mm/s。     

医用内窥镜系统体内驱动方式的研究

提出了一种新型的医用内窥镜系统的体内驱动方式和相应的驱动机构。此方式利用螺旋旋转时产生的牵引力推动医用内窥镜系统在人体内腔中运行，同时利用螺旋旋转时产生的动压效应建立起动压润滑粘液膜，使医用内窥镜系统在体内运行时不与内腔壁发生直接接触。避免对人体有机组织产生损伤。详细分析计算了用此方法驱动的医用内窥镜系统在不同半径、不同粘度粘液和不同弹性模量的内腔中的轴向运行速度和形成的粘液膜厚度，结果表明，用此方法驱动的医用内窥镜系统在人体内腔中运行时可以形成足够厚的粘液膜把医用内窥镜系统与内腔壁隔开，实现以较快速度的悬浮运行。上述分析结果已被实验研究所证实。     

医用微型机器人蠕动肠道中的驱动力计算及实验研究

提出了一种新型的可进入人体内腔和微型机器人驱动机构。此种微型机器人能够在充满液体的弯曲的人体肠道内运行。当机器人在充满液体的微型管道内运行时，在其周围会自动形成一层液体动压润滑膜，此润滑膜能避免机器人与管道壁发生直接接触。结合人体肠道的蠕动方程和N－S方程利用有限元分析计算了此种微型机器人在蠕动肠道中的驱动力和运行速度，进行了机器人的运行实验，结果表明，机器人能以较快速度在肠道内悬浮运行。     

关于微型六足机器人躯体柔性化的研究

微型六足机器人若要实现转向，必须解决尺寸微型化与结构复杂化之间的矛盾。本项研究针对此问题，通过对机器人躯体构造进行优化组合，创新设计了双层柔性身体关节使躯体柔性化，并首次采用组合偏动式SMA驱动器来驱动，从而实现微型机器人的转向运动。     

超磁致伸缩薄膜尾鳍机器鱼的仿生游动机理

根据仿生学原理,采用超磁致伸缩薄膜驱动器模仿鱼类的波状推进方式,可以实现机器人的无缆驱动,并能显著提高机器人的可靠性与实用性。为了提高推进力,进而提高驱动效率,实现机器人尾鳍形状优化是关键。基于等面积条件,优选了几种薄膜尾鳍形状,在建立悬臂梁结构变断面超磁致伸缩薄膜受迫振动动态模型和机器人推力模型的基础上,对不同形状薄膜尾鳍的推力进行了仿真验证,得出了最佳尾鳍形状曲线,并用有限元法分析了薄膜驱动器的应力分布,最后通过试验验证了薄膜驱动器的推进效果。     

电磁驱动微小型机器人控制系统的研究

介绍了一种新研制的电磁驱动微小型机器人的原理和控制系统,阐述了如何通过计算机来控制微机器人的运动参数,对数据进行采集分析,并较好地实现了人机通信。该系统主控制器是一台内插PC-6315模入模出接口卡的计算机,用来产生驱动机器人的波形信号,并同时对运动参数进行采集分析处理,实时改变驱动信号以达到最优控制。