外磁场驱动无缆微型机器人行走特性的分析

研制了以超磁致伸缩合金为驱动器的微型管道机器人,提出了一种以管外磁场无缆方式驱动控制微型管道机器人行走的方法,使其可靠性和实用性都得到提高。控制原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变,媒介于微机器人磁致伸缩微驱动器的磁机耦合作用,将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能,从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理,然后对行走动态特性进行了深入研究,得出了基于振动原理的微机器人移动速度和牵引力的方程式。试验表明机器人系统切实可行,能实现微型机器人的外磁场无缆驱动控制。

Terfenol-D悬臂梁驱动惯性冲击电机模型及运动性能

提出了一种新式的无缆驱动磁致伸缩惯性冲击电机,该电机以Terfenol-D悬臂梁作为驱动元件,能实现较低驱动磁场下的步进动作。此外,对电机的结构和工作原理进行了分析,并根据电机结构建立了动力学模型,最后通过实验验证了所提出的模型。实验结果表明,电机的工作频率为5~45 Hz,最小步长为0.38μm,电机运动精度较高,且实现了无缆驱动。

微管道机器人的脉冲驱动电源

有缆驱动微管道机器人行走时摩擦力大,影响行走效果。利用互补脉冲使螺线管产生交变磁场原理,设计了无电缆驱动电源装置。实验表明,该电源输出的互补脉冲具有较强的驱动能力,螺线管磁场引导机器人可在弯形管道和长距离管道模型中稳定行走,消除了电缆摩擦力对机器人的影响。该电源装置扩展了机器人行走范围。

IDM驱动器研究现状与发展趋势(英文)

惯性冲击式(IDM)驱动器具有运动范围大、位移分辨率高、结构简单的优点,可在进行步进运动的同时实现精确定位.介绍了惯性冲击运动原理,分析了IDM驱动器研究现状与存在的问题,认为无缆驱动、非线性建模和对称信号驱动将是IDM驱动器的发展趋势.

欠驱动AUV水平面轨迹跟踪的反步控制研究

针对欠驱动AUV水平面轨迹跟踪响应速度慢、系统抖振严重、运动轨迹与期望轨迹误差大的问题,对AUV经典的运动形式即水平面轨迹跟踪的运动特点进行了研究,分析了AUV水平面的运动规律。通过将地面误差变量转换为船体坐标变量的方法,建立了AUV水平面的误差方程,基于反步控制算法设计了欠驱动AUV水平面轨迹跟踪反步控制器,利用Lyapunov稳定性理论分析了整个闭环控制系统的稳定性。通过Matlab软件的数值仿真对所设计的控制器的有效性进行了验证。同时,利用设计的反步控制器在无外界干扰条件下对AUV轨迹跟踪进行了仿真,用以验证轨迹跟踪算法的稳定性。实验结果表明:AUV的运动控制轨迹能够与期望曲线重合,水平面运动轨迹的误差在可控范围,并且各个指标都趋于稳定。

磁控微型软体爬行机器人运动特性

为实现微型机器人无缆驱动,设计一种基于磁弹性复合材料的磁控微型软体爬行机器人,通过三维亥姆霍兹线圈构建变换空间磁场,控制磁性材料产生磁力矩,并耦合机器人重力、摩擦力及自身的弹性变形,使得机器人实现多个连续的姿态变换,完成爬行动作。介绍微型软体爬行机器人结构和制作流程,建立机器人准静态力平衡方程,利用Abaqus有限元仿真和试验对比分析了机器人弯曲变形、接触面摩擦、爬行步长、转向等运动特性,在此基础上建立机器人爬行动作的速度模型,研究控制信号频率与幅值对机器人爬行速度的影响,并最终实现爬行机器人的路径规划控制。试验和仿真结果表明,该机器人能实现在xy平面内任意方向的爬行动作,为进一步揭示磁控微型机器人的运动特性及规律奠定了基础。