软体机器人结构机理与驱动材料研究综述

软体机器人是一类新型机器人,具有结构柔软度高,环境适应性好,亲和性强,功能多样等特点,有着十分广阔的研究和应用前景.智能材料在软体机器人结构设计及实际应用中扮演了重要的角色,其特殊的驱动机制极大拓展了软体机器人的功能.介绍了软体机器人的发展和研究现状,按其应用场合及功能总结了几种典型的软体机器人.从仿生机理的角度,介绍了蠕虫、弯曲爬行虫、鱼类游动等几类仿生运动机理以及其相应的软体机器人.还按不同驱动类型将软体机器人归纳为气动、形状记忆合金、离子交换聚合物金属复合材料、介电高弹体、响应水凝胶、化学燃烧驱动等类型.介绍了软体机器人的制作方法与工艺,分析了目前软体机器人研究的主要挑战,提出对未来研究的展望.

智能软材料多场耦合本构理论及其在软体机器中的应用

智能软材料能在外场作用下产生激励效应,且其智能响应行为与大变形深度耦合,这对建立其力学本构理论提出了重要挑战.本文以形状记忆聚合物、液晶弹性体、介电弹性体、磁敏弹性体、智能水凝胶为代表性智能软材料,介绍了上述材料的发展概况以及在相关多场耦合本构理论领域的进展.智能软材料在软体机器人领域也有着广泛的应用前景,因此,本文也将探讨基于软材料多场耦合理论模型来设计软体机器人的现状以及不足之处,以期为后续该领域的发展提供借鉴.