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Scorpion-inspired dual-bionic,microcrack-assisted wrinkle based laser induced graphene-silver strain sensor with high sensitivity and broad working range for wireless health monitoring system
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作者 Wentao Wang Longsheng Lu +6 位作者 Xiaoyu Lu Zhanbo Liang Honghao Lin Zehong Li Xiaohua Wu Lihui Lin Yingxi Xie 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2023年第1期1228-1241,共14页
Scorpions,through ruthless survival of the fittest,evolve the unique ability to quickly locate and hunt prey with slit receptors near the leg joints and a sharp sting on the multi-freedom tail.Inspired by this fantast... Scorpions,through ruthless survival of the fittest,evolve the unique ability to quickly locate and hunt prey with slit receptors near the leg joints and a sharp sting on the multi-freedom tail.Inspired by this fantastic creature,we herein report a dual-bionic strategy to fabricate microcrack-assisted wrinkle strain sensor with both high sensitivity and stretchability.Specifically,laserinduced graphene(LIG)is transferred from polyimide film to Ecoflex and then coated with silver paste using the casting-andpeeling and prestretch-and-release methods.The shape-adaptive and long-range ordered geometry(e.g.,amplitude and wavelength)of dual-bionic structure is prestrain-tuned to optimize the superfast response time(~76 ms),high sensitivity(gauge factor=223.6),broad working range(70%–100%),and good reliability(>800 cycles)of scorpion-inspired strain sensor,outperforming many LIG-based materials and other bionic sensors.The alternate reconnect/disconnect behaviors of slit-organlike microcracks in the mechanical weak areas initiate tremendous resistance changes,whereas the scorpion-tail-like wrinkles act as a“bridge”connecting the adjacent LIG resistor units,enabling reversible resilience and unimpeded electrical linkages over a wide strain range.Combined with the self-developed miniaturized,flexible,and all-in-one wireless transmission system,a variety of scenarios such as large body movements,tiny pulse,and heartbeat are real-time monitored via bluetooth and displayed in the client-sides,revealing a huge promise in future wearable electronics. 展开更多
关键词 laser-induced graphene strain sensor scorpion dual-bionic microcrack-assisted wrinkle health monitoring system
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仿生四足机器人控制系统设计 被引量:15
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作者 苏晓东 罗庆生 +1 位作者 李华师 孙祥溪 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第2期16-19,共4页
针对某仿生四足机器人的运动特点和功能要求,采用多个微控制器组建了一种结合了分层式控制系统和分布式控制系统优势的复合式控制系统。设计了以决策控制器、步态生成器和执行驱动器构成的三层式硬件系统及相应的外设接口,并采用模块化... 针对某仿生四足机器人的运动特点和功能要求,采用多个微控制器组建了一种结合了分层式控制系统和分布式控制系统优势的复合式控制系统。设计了以决策控制器、步态生成器和执行驱动器构成的三层式硬件系统及相应的外设接口,并采用模块化的设计思想开发了相应的系统软件。从而构成了一套体积小、功耗低、集成度高、实时性好的硬件控制系统平台。在该控制系统中,通信模块应用双口RAM技术及CAN总线网络实现各层之间实时有效的信息传递。最后,分别进行了CAN总线通信测试实验和电机控制性能测试实验。实验结果表明,该控制系统工作性能稳定、信息读取可靠、动态响应快捷,能够很好地满足仿生四足机器人的运动控制要求。 展开更多
关键词 仿生四足机器人 控制系统 CAN总线 双口RAM
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基于双斜面偏转关节的新型仿生机器鱼推进机构研究
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作者 周林 黄贺 +1 位作者 董二宝 杨杰 《机械与电子》 2017年第7期73-76,80,共5页
提出一种用于仿生机器鱼的新型尾部推进机构,该机构主要由双斜面偏转关节构成,可通过调节推进机构的2个驱动电机耦合转动来完成其两自由度偏摆运动。首先,阐明了该两自由度耦合偏摆关节的运动学机理,并通过ADAMS运动仿真,验证了其应用... 提出一种用于仿生机器鱼的新型尾部推进机构,该机构主要由双斜面偏转关节构成,可通过调节推进机构的2个驱动电机耦合转动来完成其两自由度偏摆运动。首先,阐明了该两自由度耦合偏摆关节的运动学机理,并通过ADAMS运动仿真,验证了其应用于机器鱼上实现直线游动的可行性。然后,建立了仿生机器鱼的直线巡游控制策略,并采用无人机航拍在户外水塘中进行了直线游动实验。水下实验测试结果表明,该仿生机器鱼可实现速度可控的直线巡游,最大速度为0.69m/s。与现有结果相比,基于双斜面偏转关节的仿生推进机构可为机器鱼设计提供新的参考。 展开更多
关键词 仿生机器鱼 推进机构 双斜面偏转关节 运动学 游动控制
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鲆鲽鱼型双驱动仿生机器鱼水动力研究 被引量:2
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作者 刘继鑫 何波 严天宏 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第1期84-90,共7页
为了分析仿生机器鱼的推进模式并预测水下推进性能,对其水动力特性开展研究。基于鲆鲽鱼型双驱动仿生机器鱼和波动推进理论,研究入流速度和波动频率对自推进性能的影响。对胸鳍在不同攻角下的升阻比进行数值计算,最佳攻角为20°。... 为了分析仿生机器鱼的推进模式并预测水下推进性能,对其水动力特性开展研究。基于鲆鲽鱼型双驱动仿生机器鱼和波动推进理论,研究入流速度和波动频率对自推进性能的影响。对胸鳍在不同攻角下的升阻比进行数值计算,最佳攻角为20°。通过研究掌握了影响运动性能的主要因素,确定了计算自推进速度的数值方法,改进了机器鱼波动推进模型。研究结果显示,尾部波动频率是最关键参数,对仿生机器鱼的推力和启动响应速度有直接影响。 展开更多
关键词 鲆鲽鱼 双驱动 仿生机器鱼 水动力 波动推进理论
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连续变刚度仿生驱动关节的设计与建模分析
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作者 廖峻北 伊烁闻 +5 位作者 雷飞 刘思宇 郭朝 王志瑞 闫曈 党睿娜 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3269-3278,共10页
机器人仿生关节刚度连续变化功能的设计与控制是柔性驱动技术的难点问题。提出一种可连续变刚度的仿生驱动关节,该关节采用变力臂方式实现从低刚度到高刚度的连续变化,仿生驱动关节主副电机功率比大、结构紧凑。为了分析该仿生驱动关节... 机器人仿生关节刚度连续变化功能的设计与控制是柔性驱动技术的难点问题。提出一种可连续变刚度的仿生驱动关节,该关节采用变力臂方式实现从低刚度到高刚度的连续变化,仿生驱动关节主副电机功率比大、结构紧凑。为了分析该仿生驱动关节的弹性变形与负载之间的刚度变化关系,建立有负载条件下的静力学方程,通过数值计算模拟得到关节刚度与主副电机的角度关系,并对仿生驱动关节进行力矩跟踪、阶跃响应和刚度跟踪3种实验。实验结果表明,新设计的变刚度驱动关节在16 N·m的正弦输出力矩下,最大误差为1.23 N·m,方差为0.19 N·m,最大误差占总幅值的7.7%;在刚度跟踪为0.4~1.6 N·m/(°)范围内、输出扭转角为5°时,误差最大为0.09 N·m/(°),占总均值刚度的9.0%。 展开更多
关键词 变刚度驱动器 双电机驱动 仿生驱动关节 刚度控制
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连续碳纤维混合3D打印工艺及仿生腿性能研究
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作者 高志远 茅健 钱波 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期63-70,共8页
基于连续与短切碳纤维复合材料双喷头混合3D打印工艺原理,本文研究了连续碳纤维在实验样条中的排布方式,对3D打印中连续碳纤维的层间布局进行工艺规划,并应用于四足机器人仿生腿的制造,以增强四足机器人仿生腿的承载能力。根据不同工况... 基于连续与短切碳纤维复合材料双喷头混合3D打印工艺原理,本文研究了连续碳纤维在实验样条中的排布方式,对3D打印中连续碳纤维的层间布局进行工艺规划,并应用于四足机器人仿生腿的制造,以增强四足机器人仿生腿的承载能力。根据不同工况下四足机器人仿生腿的受力分析及静力学仿真结果,得到仿生腿受力时理论应力集中部位,并由此设计承载力实验对仿生腿30°外展工况持续施加力至额定载荷;通过仿生腿在承载力实验中结构失效的部位与仿真时理论应力集中处的对照分析,证明了仿真结果的准确性。依据仿生腿侧面受力时结构失效的测试评估结果,对3D打印仿生腿中的连续碳纤维的布局进行合理工艺规划,在不增大连续碳纤维整体含量的条件下对应力集中部位进行选择性增强,可在提高3D打印性价比的同时使仿生腿的最大拉升强度提升至310 MPa,从而达到更优的承载作用。 展开更多
关键词 连续碳纤维 双喷头 3D打印 仿生腿 静力学仿真
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