一种小型仿人机器人的设计、制作与舞蹈功能的实现

小型仿人双足机器人是一种机电一体化装置,完成其结构设计、样机制作以及动作编排需要进行系统探索。依托机器人基础知识和专业技术,对该机器人进行了详尽分析,根据仿生学目标进行了机器人自由度分配,且依据研发任务选择了机器人驱动元件,进而使用solidworks软件进行了机器人结构造型设计,并完成了实验样机的结构组装和系统调试。设计了一个机器人“舞蹈”程序,该程序采用分层软件架构方法,设计了驱动层、应用层和执行层,使机器人软件系统的各个部分分工明确,且使机器人在跳舞过程中能够保持各部位的协同运动,同时保证机器人重心稳定,不会摔倒,实现了机器人的“舞蹈”动作。该项工作表明,小型仿人双足机器人的设计方案具有一定的合理性与可行性,对促进青少年掌握机器人技术极有帮助。     

基于碳纳米管/聚乙烯醇的自愈合柔性电极

对多壁碳纳米管(MWCNT)进行回流酸处理,增加其表面活性获得羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT),结合聚乙烯醇(PVA)形成多功能导电水凝胶。借助CMWCNT表面羧基活性基团,与多重络合、纠缠的PVA链形成广泛氢键,构建CMWCNT-PVA水凝胶分层网络。通过丝网印刷工艺,制备CMWCNT-PVA自愈合柔性电极,该电极具有高电导率(35.1 S/m)、高机械强度(2 000次循环弯曲)和约10 s的自愈合特性,愈合后电路中,在大变形下也保持优异导电性和稳定性,且由柔性电路设计制备的发光二极管阵列,能够呈现HF发光图案。该自愈合柔性电极为柔性电路发展提供一种新的策略,对拓展电子皮肤、软体机器人和可穿戴设备等在人机交互中的应用具有重要科学意义。     

基于纳米银颗粒-聚多巴胺-碳纳米管导电材料的三明治型柔性应变传感器

着眼医疗保健、软机器人和人机交互等领域柔性应变传感器需兼备高灵敏和宽工作应变范围,本文设计基于纳米银颗粒-聚多巴胺-碳纳米管(AgNPs-PDA-CNT)的敏感材料体系,制备一种层层包覆型三明治结构柔性应变传感器。材料表征和特性测试结果表明：借助PDA黏附性和还原性,AgNPs均匀分散且固定在PDA-CNT表面。独特制备工艺使AgNPs-PDA-CNT导电材料紧密结合硅橡胶毛细管内壁和聚二甲基硅氧烷(PDMS),AgNPs-PDA-CNT渗入PDMS且浓度呈梯度分布。传感器具有高灵敏系数(GF)和宽工作应变范围(0%～44%时GF为69.04,44%～66%时GF为253.13,66%～76%时GF为1 253.8)、快速响应(75 ms)和恢复(90 ms)、良好稳定性和重复性。将传感器应用于人体运动精确监测、软体手指本体感知与软抓手抓取行为监测,取得良好应用效果。