柔性仿生驱动器研究综述

随着软体机器人的快速发展,面向软体机器人的柔性仿生驱动器的研究成为研究的热点,对现有的相关理论成果进行分析和总结,对当前柔性仿生驱动器的关键技术进行分析,并对未来的发展趋势进行展望,以促进柔性仿生驱动器的研究进一步发展。首先,综述了柔性仿生驱动器类型,包括气动驱动器、形状记忆材料驱动器以及电活性聚合物驱动器等;其次,从仿生材料、本体机构设计和制造技术、运动学和动力学建模及驱动器的控制策略4个方面对柔性仿生驱动器存在的技术难点进行分析;最后对未来发展趋势进行构想。

下肢外骨骼仿生驱动器的设计与仿真

提出了一种新型仿生驱动器设计方案,用于下肢外骨骼的刚性驱动和柔性驱动模式切换,模拟人体步行过程中下肢肌肉的工作特性。首先,基于仿生特性和助力需求,设计驱动器对应的机械结构,同时介绍了驱动器工作模式;对驱动器进行动力学建模,分析不同的系统参数对系统的影响;最后,建立虚拟样机模型,利用ADAMS进行运动学仿真,仿真结果表明驱动器能够实现人体运动有效助力,验证了模型的合理性。

仿生肌肉驱动器的设计及动力学仿真

基于肌肉多运动单元结构机理,提出一种由主驱动单元串联弹性元件组成基本致动单元、多个基本致动单元串联或并联构成类肌肉仿生驱动器的方法。首先进行驱动器的机构设计;然后进行驱动器的动力学仿真分析,研究等长收缩和恒力收缩工况下驱动器的输出性能。仿真结果表明,驱动器仿真输出与理论分析相一致,具有较好的运动输出效果。

仿生关节驱动器动力学分析

传统的"电机+转换机构"及改良电机的关节运动实现方式,难以满足现代关节应用工程对关节运动越来越高的性能要求。本文模拟生物关节简洁紧凑的结构和肌肉纤维收缩联合式驱动机理,建立一个仿生关节驱动器;重点解决仿生关节驱动器的结构优化仿生设计和动力学仿真,分析仿生关节驱动器在空载情况下的运动形式、动力学性能和接触力。仿真结果表明:仿生关节驱动器具有优秀的运动和驱动性能,可望解决未来机器人、主动假肢、仿生机器、探测操纵装备等高新应用工程对高性能关节驱动器的需求。

展向刚度对拍动式仿生胸鳍水动力性能影响的实验研究

[目的]旨在研究拍动式胸鳍沿翼展方向结构设计刚度对其水动力性能的影响。[方法]提出一种柔性仿生胸鳍的非均匀展向刚度设计方法。通过搭建的胸鳍水动力性能实验平台,测试0.3~1.0 Hz驱动频率下不同展向刚度仿生胸鳍拍动时产生的平均推进力与平均侧向力,并结合高速摄像机采集的胸鳍运动图像序列,分析仿生胸鳍展向变形对其产生推进力的影响。[结果]实验结果表明,在测试的拍动频率范围内,柔性仿生胸鳍产生的平均推进力及平均侧向力均与鳍条的展向刚度大小及分布情况相关。通过优化机器鱼样机(XJmanta)柔性仿生胸鳍的展向刚度可使其最大游动速度提升约45%。[结论]研究成果可用于指导拍动式柔性仿生胸鳍的设计,优化胸鳍输出水动力性能,提升仿生机器鱼本体游动时的机动性。

基于仿生肌肉驱动器的腕关节康复外骨骼的设计与仿真

基于生物肌肉的微观结构及运动机理,提出了一种机械类的电磁收缩仿生肌肉驱动器,并将其运用在腕关节康复外骨骼中。首先,进行仿生肌肉驱动器和腕关节康复外骨骼的机构设计;其次,进行基于仿生肌肉驱动器的腕关节康复外骨骼机构的运动学仿真分析,研究不同串、并联情况下驱动器对腕关节康复外骨骼的性能影响;最后,验证了设计的腕关节康复外骨骼在腕关节康复应用中的可行性。

基于微操作的大行程高分辨率旋转微驱动器的研究

根据仿生学原理 ,采用分立式布局 ,研制出大行程高分辨率旋转微驱动器。该微驱动器采用电磁铁箝位、压电陶瓷驱动的爬行式步进机构形式 ,实现了光学镜面的二维微调整操作。实验表明 ,该微驱动器具有分辨率高、行程大、步距可变等特点 ,也适用于其它微操作中大行程高分辨率的旋转驱动。

面向上肢的外骨骼驱动器综述

首先阐述了上肢外骨骼研究的背景和意义;接着总结了国内外上肢外骨骼的研究现状,分析了几种典型的上肢外骨骼助力器的特性和功能;然后从机构设计和驱动设计两方面分析了上肢外骨骼机器人的设计要点,再以弹性驱动器为例介绍了仿生驱动器的概念;最后结合人工智能技术,对上肢外骨骼的发展前景进行了展望。

仿生灵感下的弹性驱动器的研究综述

近年来有关仿生灵感下弹性驱动器的理论和应用研究越来越多,有必要将现有的研究成果加以分析和总结,对未来的发展趋势进行展望,以促进弹性驱动器的相关理论和仿生工程应用的进一步发展.首先,介绍基于仿生灵感的弹性驱动器的起源和意义.然后,在弹性驱动器相关研究的基础上,对串联弹性驱动器(series elastic actuator,SEA)、并联弹性驱动器(parallel elastic actuator,PEA)、离合弹性驱动器(clutchable elastic actuator,CEA)和多构态弹性驱动器(multi-configuration elastic actuator,MEA)4种典型的弹性驱动模式的结构组成、功能特性和应用等方面的研究现状进行阐述.最后,对弹性驱动器的关键技术进行分析,对未来发展趋势进行构想和展望,并提出未来潜在的几个研究方向.