氣動仿蠕蟲柔性爬行機器人運動機理及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著仿生機器人技術(shù)與材料技術(shù)的不斷發(fā)展，柔性機器人作為一個新的研究方向吸引了各國研究者的目光。由于柔性機器人能在極大范圍內(nèi)改變自身的形狀與尺寸，以適應(yīng)外加載荷與環(huán)境阻礙;通過擠壓等方式穿過狹窄的縫隙與孔洞，適應(yīng)各種崎嶇、不規(guī)則的復(fù)雜環(huán)境，具有運動靈活多變的特點，因此，在工業(yè)、軍事、醫(yī)療、救援等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用與發(fā)展前景。
　　針對現(xiàn)有柔性機器人存在變形能力仍有不足、響應(yīng)速度慢、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，本文通過分析各類柔性機器人運動模式，

2、對其中關(guān)鍵的柔性驅(qū)動器技術(shù)進行研究，研究設(shè)計柔性驅(qū)動器與蠕蟲機器人結(jié)構(gòu)，并通過試驗對其運動特性與影響因素進行研究。
　　本文完成的主要研究工作包括:
　　(1)通過研究蠕蟲身體結(jié)構(gòu)和運動機理，分析蠕動運動、Ω運動和滾動運動的運動模式，建立了蠕蟲的運動模型，分析了影響蠕蟲運動能力的因素。
　　(2)簡化蠕蟲的結(jié)構(gòu)模型，研究設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、變形能力強的氣動柔性驅(qū)動器;利用有限元分析軟件研究主體氣腔壁厚、硅橡膠硬度對驅(qū)動

3、器變形能力的影響，通過優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，使柔性驅(qū)動器在較低的氣壓下，具有較大的變形能力。
　　(3)設(shè)計制作了氣動柔性驅(qū)動器實物樣機，試驗研究了驅(qū)動器變形特性與響應(yīng)特性的影響因素。試驗結(jié)果表明，驅(qū)動器壁厚越小、材料硬度越低，變形能力越強。在有效變形范圍內(nèi)，驅(qū)動器充氣與排氣響應(yīng)時間變化趨勢相同。同一驅(qū)動壓力下，驅(qū)動器氣腔壁厚越小，變形響應(yīng)時間越長，但變化較少;相同的驅(qū)動器，驅(qū)動壓力越大，變形響應(yīng)時間越長。
　　(4)研究設(shè)計了蠕蟲