高效能纸张生产软体尺蠖机器人设计与仿生运动研究

造纸厂机器人是一种具备自主导航、自主识别、自主决策和自主操作等多种能力的智能化造纸设备。为提升造纸厂机器人的设计灵活性,通过分析造纸厂机器人尺蠖行走机理,结合折纸结构,基于3D打印和硅胶脱模技术进行折纸型软体尺蠖机器人结构设计。对这种软体尺蠖机器人设计方法进行分析,结果表明:该方法可有效完成折纸型软体尺蠖机器人结构设计,并制作软体尺蠖机器人,软体尺蠖机器人运行速度与加速度变化曲线,均非常平滑、无拐点,即该机器人运动稳定性较高,应变层长度越大,机器人位姿变化量越大;应变层长度越大,机器人位姿变化量越大;折叠单元数量与机器人运行速度具有正相关关系;最佳应变层长度为110mm,最佳折叠数量为8个。

软体尺蠖爬行机器人建模与仿真分析

高效计算并整体分析软体尺蠖机器人的运动规律和行进步态是个具有挑战性的难题.在准静态条件下,建立了一个由刚性滑块和曲梁构成的简化力学模型,对该类机器人进行准静态的建模与仿真分析.首先基于欧拉-伯努利梁理论,给出了曲梁的总势能表达式.其次,利用变分原理,由总势能推导出控制方程,联立边界条件,建立了常微分方程组,并对其进行离散化以及无量纲化,给出了用于数值求解的非线性代数方程组.然后,根据曲梁和地面的接触情况以及系统的黏滞与滑移状况,将机器人的整个运动过程分为三个阶段,通过数值计算,得到在不同阶段下曲梁随初始曲率幅值变化的不同构型,描述出软体机器人在一个周期内的运动规律、步态变化和净位移量,解决了软体机器人在不同阶段的运动衔接问题.准静态方法的特点是计算效率较高,更加适用于对软体机器人的运动构型进行分析.

软体仿尺蠖机器人综述与研制

根据现有仿尺蠖软体机器人运动期间两腿部与接触面间的接触方式和两腿部结构特点对其进行了介绍与分类,并基于形状记忆合金(SMA)研制出一种结构和控制系统更加简单的仿尺蠖机器人,通过样机试验对该机器人的结构原理与运动原理进行了分析。