检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2024年第8期35卷 1414-1425页

作者：吕播阳孟庆鑫肖怀赖旭芝王亚午吴敏中国地质大学(武汉)自动化学院武汉430074 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室武汉430074 地球探测智能化技术教育部工程研究中心武汉430074

针对一款波纹管型气动软体驱动器,提出了一种基于改进三元模型的滑模控制方法,并使用RBF神经网络补偿扰动以实现该型驱动器在竖直方向上对期望轨迹的跟踪控制。首先搭建波纹管型气动软体驱动器实验平台,测试并分析该驱动器的动态特性,... 详细信息

针对一款波纹管型气动软体驱动器,提出了一种基于改进三元模型的滑模控制方法,并使用RBF神经网络补偿扰动以实现该型驱动器在竖直方向上对期望轨迹的跟踪控制。首先搭建波纹管型气动软体驱动器实验平台,测试并分析该驱动器的动态特性,基于上述动态特性提出波纹管型气动软体驱动器的改进三元模型;然后利用采集到的实验数据,基于最小二乘算法对其进行参数辨识,从而获得所提模型的参数;进而结合改进三元模型设计滑模控制器,使用RBF神经网络对集总扰动进行补偿,并利用Lyapunov方法分析系统的稳定性;最后通过一系列实验验证了所提方法的有效性。

关键词：波纹管气动软体驱动器三元模型滑模控制径向基函数神经网络

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三维气动软体驱动器弯曲建模与分析

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机械工程学报 2020年第15期56卷 157-169页

作者：谢荣臻黄东煜苏满佳管贻生朱海飞广东工业大学机电工程学院广州510006

为设计弯曲性能优越的三维气动软体驱动器,针对单腔通气时驱动器的弯曲变形机理,展开了弯曲特性的研究。首先基于Yeoh模型的能量密度分布函数,结合驱动器弯曲时的静力平衡方程,建立驱动气压与驱动器弯曲角度变形的非线性数学模型;其次,... 详细信息

为设计弯曲性能优越的三维气动软体驱动器,针对单腔通气时驱动器的弯曲变形机理,展开了弯曲特性的研究。首先基于Yeoh模型的能量密度分布函数,结合驱动器弯曲时的静力平衡方程,建立驱动气压与驱动器弯曲角度变形的非线性数学模型;其次,通过数学模型分析气腔半径、中心圆半径以及壁厚对弯曲的影响,并通过建立单目标多约束优化模型寻找最优尺寸组合;然后通过有限元仿真,进一步研究两腔通气时驱动器弯曲角、偏转角与末端点坐标的变化规律。最后通过对比理论模型、有限元仿真、样机试验的数据。结果表明:在60kPa气压的范围内,理论结果、仿真结果与试验结果的表明上述分析参数对弯曲影响的趋势保持一致,从而验证了理论模型的正确性。上述研究为设计气动软体弯曲驱动器提供了可靠的理论基础。

关键词：气动软体驱动器弯曲性能变形模型优化设计有限元仿真

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多腔体式仿生气动软体驱动器的设计与制作

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工程设计学报 2017年第5期24卷 511-517页

作者：隋立明席作岩刘亭羽哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

软体驱动器是一种由柔软材料组成,并主要通过弹性材料的弯曲、收缩或伸长等来实现运动的执行器。软体驱动器是实现仿生软体机器人运动和动作的关键部分,开发适用的软体驱动器是进行仿生软体机器人研究的前提。为研究能够驱动软体机器人... 详细信息

软体驱动器是一种由柔软材料组成,并主要通过弹性材料的弯曲、收缩或伸长等来实现运动的执行器。软体驱动器是实现仿生软体机器人运动和动作的关键部分,开发适用的软体驱动器是进行仿生软体机器人研究的前提。为研究能够驱动软体机器人的仿生软体驱动器,基于目前常见的软体驱动器形式,提出并设计了一种多腔体式仿生气动软体驱动器。该气动软体驱动器主体结构采用硅胶材料制作,能够利用3D打印的模具进行成型。该驱动器主体结构加上底面或经组合后,可以分别得到伸长驱动器、单向弯曲驱动器及双向弯曲驱动器,能够实现类似身体柔软类动物的仿生变形运动。分别对上述3种软体驱动器的静态特性进行了测试,结果表明,在15kPa压力下伸长驱动器的伸长率能够达到40%以上,弯曲驱动器在同样压力下也具有较大的弯曲变形。经实践证明,所设计的多腔体式仿生气动软体驱动器原理可行、制作工艺简单,能够在软体机器人及相关领域中得到广泛应用。

关键词：气动软体驱动器软体机器人仿生

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基于改进三元模型的波纹管型气动软体驱动器

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中国机械工程 2023年

作者：吕播阳孟庆鑫肖怀赖旭芝王亚午吴敏中国地质大学(武汉)自动化学院复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室地球探测智能化技术教育部工程研究中心

针对一款波纹管型气动软体驱动器，提出一种基于改进三元模型的滑模控制方法，并使用RBF神经网络补偿扰动以实现该型驱动器在竖直方向上对期望轨迹的跟踪控制。首先，搭建波纹管型气动软体驱动器实验平台，测试并分析该驱动器的动态特... 详细信息

针对一款波纹管型气动软体驱动器，提出一种基于改进三元模型的滑模控制方法，并使用RBF神经网络补偿扰动以实现该型驱动器在竖直方向上对期望轨迹的跟踪控制。首先，搭建波纹管型气动软体驱动器实验平台，测试并分析该驱动器的动态特性；基于上述动态特性，提出波纹管型气动软体驱动器的改进三元模型；同时，利用采集到的实验数据，基于最小二乘算法对其进行参数辨识，从而获得所提模型的参数；然后，结合改进三元模型，设计滑模控制器，使用RBF神经网络对集总扰动进行补偿，并利用Lyapunov方法分析系统的稳定性；最终，通过一系列实验验证所提方法的有效性。

关键词：波纹管气动软体驱动器三元模型滑模控制 RBF神经网络

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囊式气动软体驱动器负载特性分析与跟踪控制研究

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机械科学与技术 2024年

作者：朱庆江堤赵虎涂德浴刘庆运安徽工业大学特种重载机器人安徽省重点实验室安徽省智能破拆装备工程实验室

为了设计功率体积比大、结构简单、可柔性接触的高伸缩比驱动器，提出了一款膨胀型囊式气动软体驱动器。采用一种变截面气缸法进行动力学建模与分析，并设计了软体驱动器位置伺服控制器，以实现该型驱动器对期望轨迹的跟踪控制。首先，... 详细信息

为了设计功率体积比大、结构简单、可柔性接触的高伸缩比驱动器，提出了一款膨胀型囊式气动软体驱动器。采用一种变截面气缸法进行动力学建模与分析，并设计了软体驱动器位置伺服控制器，以实现该型驱动器对期望轨迹的跟踪控制。首先，依据柔性接触和弹性体为接触目标的需求，建立了该驱动器驱动弹性体的动态特性数学模型；其次，搭建软体驱动器负载特性试验平台，通过试验结果与仿真数据的比较验证了模型的准确性，并分析弹簧刚度和恒压源压力对软体驱动器驱动特性的影响；随后，结合动力学模型和基于有界的滑模控制策略，设计了软体驱动器位置伺服控制系统，并利用Lyapunov函数理论证明了闭环控制系统的稳定性；最后，通过轨迹跟踪试验表明了位置伺服控制系统在变负载条件下的可行性和有效性。研究结果可以为膨胀型软体驱动器的应用提供理论指导。

关键词：气动软体驱动器负载特性位置伺服滑模控制

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高伸缩比气动软体驱动器刚度特性研究

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机床与液压 2023年第16期51卷 51-57页

作者：涂德浴陈武杰朱庆刘庆运赵虎安徽工业大学安徽省智能破拆装备工程实验室安徽马鞍山243032 特种重载机器人安徽省重点实验室安徽马鞍山243032

对一款由乳胶气囊、纤维布等材料组成的高伸缩比气动软体驱动器的刚度特性展开研究。根据软体驱动器的结构特点,采用理论与实验相结合的方法,改进软体驱动器的静态输出力模型,建立软体驱动器的静态刚度模型;并结合气体多变方程,建立软... 详细信息

对一款由乳胶气囊、纤维布等材料组成的高伸缩比气动软体驱动器的刚度特性展开研究。根据软体驱动器的结构特点,采用理论与实验相结合的方法,改进软体驱动器的静态输出力模型,建立软体驱动器的静态刚度模型;并结合气体多变方程,建立软体驱动器的动态刚度模型,动态刚度为静态刚度与气压刚度之和;搭建软体驱动器静态刚度实验平台并对其静态刚度进行实验研究。结果表明:软体驱动器的静态刚度随膨胀高度的增大而减小,具有良好的线性关系和较小的相对误差,当供气压力为70 kPa时,软体驱动器静态刚度可达15 kN/m左右。对气压刚度进行仿真分析,结果表明:气压刚度主要受膨胀高度、供气压力以及激励位移的影响,当软体驱动器膨胀高度为30 mm、供气压力为10 kPa、激励位移为5 mm时,气压刚度仅为静态刚度的1/6左右。

关键词：气动软体驱动器静态刚度气压刚度

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双作用气动软体驱动器的设计与分析

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液压与气动 2019年第2期43卷 92-97页

作者：隋立明刘亭羽王隐哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为模仿环节动物的纵肌与环肌功能,实现驱动器径向运动和轴向运动的拮抗作用,设计了一种双腔体双作用的气动软体驱动器。该软体驱动器由可实现轴向伸长运动的内腔轴向驱动器和可实现径向膨胀变形的外腔径向驱动器组成。为提高性能,软体... 详细信息

为模仿环节动物的纵肌与环肌功能,实现驱动器径向运动和轴向运动的拮抗作用,设计了一种双腔体双作用的气动软体驱动器。该软体驱动器由可实现轴向伸长运动的内腔轴向驱动器和可实现径向膨胀变形的外腔径向驱动器组成。为提高性能,软体驱动器外部结构采用了折叠方式,并通过有限元仿真分析了不同折叠参数对性能的影响。经实验测试,在0. 03 MPa的通气压力下,六折叠结构软体驱动器最大轴向伸长率可达到24. 2%,实现了对环节动物纵肌与环肌功能的模仿。

关键词：气动软体驱动器软体机器人仿生肌肉

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基于气动软体驱动器的可穿戴手功能康复装置

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机床与液压 2022年第23期50卷 30-34页

作者：李康毕学文李隆飞赵云伟北华大学工程训练中心吉林吉林132021 吉林石化公司电仪中心(检测中心) 吉林吉林132000 吉林石化公司电石厂吉林吉林132000

针对脑外伤和中风等引起的手部运动功能缺失患者,采用自制气动软体驱动器设计一种用于手功能恢复的可穿戴康复装置。基于Yeoh本构方程建立软体驱动器形变模型,进行静力学实验验证和有限元仿真。试制样机并搭建康复装置实验平台,进行康... 详细信息

针对脑外伤和中风等引起的手部运动功能缺失患者,采用自制气动软体驱动器设计一种用于手功能恢复的可穿戴康复装置。基于Yeoh本构方程建立软体驱动器形变模型,进行静力学实验验证和有限元仿真。试制样机并搭建康复装置实验平台,进行康复装置位姿和抓取实验。结果表明:该康复装置柔顺灵活,具有较好的适应性,可用于辅助患者完成人手部分功能和康复训练,实现日常物品抓取。

关键词：气动软体驱动器康复装置静力学验证

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一种预弯曲单稳态气动软体驱动器研究

一种预弯曲单稳态气动软体驱动器研究

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作者：谭暾旭南京理工大学

学位级别：硕士

驱动器是机器人结构中的关键组成部分,而软体驱动器是人们通过不断的对自然界中软体生物进行学习、模仿其柔顺特性而研制出来的一种具备无污染、高环境适应性和人机相互安全等特点的新型驱动器,能够完成一些在特殊的环境下的任务,具有... 详细信息

驱动器是机器人结构中的关键组成部分,而软体驱动器是人们通过不断的对自然界中软体生物进行学习、模仿其柔顺特性而研制出来的一种具备无污染、高环境适应性和人机相互安全等特点的新型驱动器,能够完成一些在特殊的环境下的任务,具有广阔的应用前景。本文以多腔室驱动器中的快速气动网格结构为基础,针对目前多腔室驱动器存在的运动变形单一,响应速度慢、消耗功率高等问题,设计了一种基于储能机制的预弯曲单稳态软体驱动器,从驱动器材料、结构、预测理论模型、仿真分析、运动特性以及驱动器的实际应用等方面展开了研究,具体如下: 首先对硅橡胶材料建立了Yeoh超弹性本构模型,并基于单轴拉伸试验确定了硅橡胶材料本构模型的材料参数;根据硅橡胶材料的变形特点,基于多腔室驱动器结构与预拉伸原理设计了一种双斜腔室对称布置的预弯曲单稳态驱动器,并确定了影响驱动器变形的两个主要参数:腔室偏斜角和拉伸率;然后对单稳态结构和储能机制进行了描述。然后对所提出的预弯曲单稳态驱动器建立了预弯曲角数学预测模型,对影响驱动器变形特性的腔室偏斜角和拉伸率两个主要参数,引起预弯曲的残余应力以及驱动器的储能变化进行了仿真分析,结果表明:(1)驱动器可以将弯曲与弯扭运动解耦,可在一个驱动器上实现弯曲和弯扭变形运动;(2)驱动器在初始状态下内部能量不为零,说明驱动器具有储能功能。其次制作了驱动器的实物样机,并进行了实验研究,结果表明:(1)针对驱动器的变形特性,仿真和试验结果基本符合;(2)拉伸率越大的驱动器末端输出力越大;(3)充放气频率一定时,驱动器的弯曲角增量在减小,随拉伸率的增大驱动器弯曲角增量在增大。最后对该驱动器进行了两种实际应用研究。(1)通过仿生瘿蚊幼虫制作了一种快速爬行且能转向的软体机器人,通过施加不同充放气频率,对比了三种拉伸率的机器人的爬行运动特性,其中在2Hz下可达到稳定和最大速率,其中15%拉伸率的驱动器表现最优,直线爬行速度和体长速度分别为70.1mm/s和0.64BL/s,转向速度为0.2rad/s;(2)制作了一种节能软体夹持器,可在初始状态下保持夹持,驱动下可继续夹持更重的物体;对夹持器进行了负载能力试验,在零气压驱动下和80k Pa气压驱动下,分别对球形和圆柱形基准物进行负载试验,其中对球形基准物夹持效果最好,夹持质量分别为198.5g和759.3g,负载比分别为1.5和5.75;对多种不同形状、尺寸、材质的物体进行了夹持试验,结果表明:与其他节能夹持器相比,本文所研究的软体夹持器具有对多种加持对象的适应性,且可实现加压后继续夹持的动作,保证了更大质量物体的稳定抓取。

关键词：预弯曲角气动软体驱动器软体爬行机器人软体夹持器

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面向气动软体驱动器的柔性曲率感知单元设计与实现

面向气动软体驱动器的柔性曲率感知单元设计与实现

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作者：刘锐天津大学

学位级别：硕士

软体机器人凭借着其使用材料柔软、构型兼容性高、驱动能源清洁多样、生物安全性高的特点,在各个领域蓬勃发展。其在广泛应用的同时,也面临许多问题。由柔性材料带来的迟滞及蠕变特性、欠驱动特点导致了软体机器人的建模复杂,计算复杂,... 详细信息

软体机器人凭借着其使用材料柔软、构型兼容性高、驱动能源清洁多样、生物安全性高的特点,在各个领域蓬勃发展。其在广泛应用的同时,也面临许多问题。由柔性材料带来的迟滞及蠕变特性、欠驱动特点导致了软体机器人的建模复杂,计算复杂,且传感信息难以检测。因此,本文基于常曲率假设,针对现有软体机器人曲率信息难以检测的问题,设计一款高线性度的螺旋式柔性应变传感器和一款高灵敏度的柔性柱状应变传感器。以气动软体驱动器为载体,通过外部粘附传感器的集成方式,将所提出的传感器进行集成应用,为气动软体驱动器的曲率检测提供解决思路。首先,对气动软体驱动器的构型特点及变形机理进行分析。同时基于网格划分法制造了一种通用型内嵌式软体驱动器,并对其气腔个数所带来的影响进行分析。通过分析其制造方法,基于原有的灌注法优化制造软体机器人的模具构型,提升了制造效率,为后续的柔性传感器集成提供了良好载体。其次,利用碳纳米管与硅胶弹性体的混合物,以机械挤出法方法批量化、规范化地制造导电纤维以确保传感器的稳定性。通过将导电纤维螺旋化的方法,提升传感器的使用寿命及线性度。对所提出的螺旋式传感器进行迟滞性能、拉伸性能、蠕变特性的电学性能测量,并分析拉伸实验过程中实验装置夹持力对实验结果的影响。然后,利用3D打印模具及硅胶弹性体制造了具有高粘附性的弹性基柱,通过对比不同碳基材料在基柱上包覆的电学性能,选择并确定能够兼顾宽测量范围与高灵敏度的柱状应变传感器。针对粘弹性材料应力松弛效应的问题,以不同的驱动方法进行实验并规避该特性造成的信号突变问题。最后,将高线性度的传感器集成于单自由度柔性气动驱动器的末端四腔室的外表面上进行曲率检测实验,证明其能够在不与内表面抓取物交互的情况下对圆柱状抓取物进行曲率检测;将高灵敏度的柱状传感器集成于软体驱动器的末端四腔室的外表面进行驱动测试,说明了该传感器在交互环境下的干扰检测上的有效性。针对气腔内嵌式软体驱动器,提出了一种薄膜状应变传感器,并对其进行传感机理分析及工艺流程探究,后集成在气腔内嵌式软体驱动器外表面,说明了薄膜传感器在表示软体驱动器弯曲状态的有效性。将内窥镜集成于驱动器内表面进行驱动实验,说明了外部集成传感器的优越性以及所提出的软体驱动器构型作为具有主动弯曲功能的内窥镜的有效性。

关键词：柔性传感器气动软体驱动器软体机器人应变传感器碳基材料

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