电活性双稳态机构及其在软体机器人中应用的研究进展

电活性双稳态机构兼具电活性材料的仿人工肌肉快速电致变形能力及双稳态机构在两个位置上精准定位的特性,是新一代具有主动响应能力的机械机构,在航空航天、医疗康复、生物仿生等机器人领域中具有重要的应用前景。综述梳理和分析近十五年内电活性双稳态机构的研究成果,按照运动方式可分成面内运动与离面运动,按照结构设计可分成一体化与非一体化。通过增加额外的机械机构,可将电活性双稳态扩展为三稳态,将静态驱动扩展为动态谐振驱动。基于电活性双稳态机构的软体机器人具有更精准的位移输出和更迅速的运动响应,可实现多物体的自适应抓取、仿生弹舌驱动,变刚度等功能,以及发展具有在陆地、水下和空中的运动的柔性软体机器人。目前的电活性双稳态机构在设计方法、控制机制、稳态状态调控、制造技术中存在诸多前沿问题,需要机械、力学、材料等多学科知识的交叉融合。     

一种用于狭小操作空间的柔性可回程扳手

棘轮扳手因其可回程特性能够实现连续的装配操作,但其扳手头内部结构复杂且体积较大,难以在狭小空间内进行装配操作,因此提出一种用于狭小操作空间的新型柔性可回程扳手。通过在扳手中引入开口和柔性铰链,并在几何轮廓分析的基础上确定了开口与柔性铰链位置。运用回程过程中相对转动过程的几何约束关系以及旋紧过程中最大旋紧力矩给出柔性铰链及扳手头的关键尺寸的确定准则,实现了类似棘轮扳手的可回程功能,从而使柔性扳手在装配中可以实现连续操作,提高工作效率。柔性扳手结构简单,免于装配,降低了制作成本。进行柔性扳手的样机制作和螺纹紧固件的装配试验,验证了设计的可行性。