具有非对称褶皱结构的自生长软体机器人设计与运动特性

针对充气自生长软体机器人现有主动方向控制方案对功能与精度难以兼顾的问题,通过对软甲亚纲海洋底栖动物腹节结构的模仿,提出非对称褶皱结构主动转向方案。通过在控制腔室内外侧布置非对称的褶皱结构,使控制腔室在充压时内外侧形成非对称的展开效果,从而形成长度差并实现对囊体转向的高精度可逆主动控制。在此基础上,完成对自生长软体机器人样机的制造。建立囊体褶皱宽度、褶皱间距等设计参数与转向半径、角度等性能关系的数学模型,并通过数值仿真与样机试验加以验证。研究结果表明：所提出的转向方案能够在保障囊体运动能力的前提下,有效驱动囊体实现大角度高精度的可逆方向控制,并具有较高的设计自由度;所建立的数学模型能够较为精确地对囊体运动性能进行预测;所设计自生长软体机器人可应用于未来城市作战中狭窄非通视空间的侦查和引导打击。     

仿生学原理在机械设计中的应用

本文主要分析了仿生学原理,分别从外形仿生、结构仿生和功能仿生三个方面进行分析。并就仿生学原理在机械设计中的实际应用进行了探讨。     

马铃薯仿生挖掘铲的设计与有限元静力学分析

针对马铃薯收获机常用挖掘铲达不到尽早漏土,易造成挖掘阻力大的问题,结合野猪拱嘴在外部形态和内在机能上独特的优势,以其为仿生对象,采用逆向工程技术设计了1种仿生挖掘铲。通过与常用铲的对比分析验证其性能,利用ANSYS软件对常用的三角平面铲、凹面铲及设计的仿生挖掘铲进行有限元静力学分析,得出相同条件下3种铲的应力及变形情况。结果表明,在相同条件下,仿生挖掘铲的应力及变形均为最小,且应力及变形与三角平面铲和凹面铲相比均减少60%左右,说明土壤对其作用力(阻力)最小,挖掘性能较好。仿生挖掘铲的设计为后续研究奠定了基础,也为块茎类收获机减阻技术提供了1种思路。     

基于弦乐器自动演奏机器人的控制系统设计

本文设计的弦乐器自动演奏机器人,参照仿生学原理,它的执行机构分解为压弦机构、拨弦机构和消音机构。根据设计要求,选取气动系统作为拨弦和压弦机构的驱动装置,选取步进电机和微型伺服电机(舵机)作为平移机构的驱动装置。为了驱动这些装置,设计的电路硬件包含:主控电路、通讯电路、电源管理电路、电机驱动电路等,并设计了与之相对应的程序软件,最后对系统进行了验证。     

河鲀背部形貌曲面拟合及数学建模

为研究洄游鱼类河鲀的减阻机理,构建了河鲀背部曲面的几何模型和数学模型及其转换关系。利用三维扫描和NURBS曲面建模技术,获得河鲀的整体几何模型。构造出河鲀背部纵向中间面的轮廓曲线及其曲率拐点,截取相应的横向轮廓线进行曲率半径拐点分析,依此将河鲀背部曲面划分成主区和侧区两部分。经曲面拟合、建模、合并和光顺等操作,获得精确的河鲀背部曲面的数学和几何模型,主、侧区曲面评估判定系数R~2分别为0.985和0.843。结果表明:特征化分区显著提高了河鲀背部曲面的数学建模精度,且点云数据asc文件简化了曲面拟合流程。     

哈佛大学展示可垂直飞行微型机器人

最近美国的工程师们迈向昆虫仿生学微型飞行机器人研制的方向上又迈出了关键性步骤,离完全自主飞行的目标又进了一步。日前他们首次对外界展示了一台采用闭合线路控制的微型飞行机器人执行垂直飞行的情况。研制人员预计,他们借以控制垂直方向的方法也将最终帮助他们实现在全部三个轴向上实现自主操控。     

低雷达散射截面的微带仿生天线

针对微带天线辐射性能提高和雷达散射截面(RCS)减缩这一矛盾,文中将仿生学原理应用到微带天线结构设计中,并提出一种蝴蝶仿生结构的微带天线。该结构在贴片蝶形化的基础上,将蝴蝶在阳光下呈现的深色区域通过开槽方式除去。理论分析和仿真、实测结果表明,该方法设计的微带天线在辐射性能没有变化的同时,在4 GHz～8 GHz频率范围内单站RCS有了较大幅度的减缩,最大减缩量达到了23 dBsm。     

浅谈仿生传感器

仿生学就是利用现有的科学技术把生物体或人的行为和思维进行部分模拟的行为.科学家和工程技术人员对人的种种行为如视觉、听觉、感觉、嗅觉和思维等进行模拟,研制了自动捕获信息、处理信息、模仿人类的行为装置--仿生传感器.本文就常见的仿生传感器的应用现状及前景作了较为全面的定性介绍.     

浅谈仿生传感器

仿生学就是利用现有的科学技术把生物体或人的行为和思维进行部分模拟的行为.科学家和工程技术人员对人的种种行为如视觉、听觉、感觉、嗅觉和思维等进行模拟,研制了自动捕获信息、处理信息、模仿人类的行为装置--仿生传感器.本文就常见的仿生传感器的应用现状及前景作了较为全面的定性介绍.