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软体机器人由于其动作灵活、形态多变和适用性强等特征,已成为目前机器人发展的研究热点。应用于软体机器人的驱动主要采用复合结构,通过强度较大的驱动材料和柔性介质材料进行耦合,从而形成软硬结合的复合柔性结构。该结构具有的大变形特征使得传统的有限元建模方法难以对其运动和变形进行精确描述;同时考虑压电驱动器的存在,多单元耦合也给复合柔性结构的建模带来一定的难度。因此,建立精确的大柔性复合结构动力学模型对其运动控制及动力学特性分析具有重要意义。本文基于绝对节点坐标法和单元变形协调条件,考虑结构的几何非线性及材料非线性特征,建立了具有高阶几何连续性的复合柔性结构动力学模型;引入压电材料驱动器,研究在压电驱动作用下不同参数及驱动分布方式对复合柔性结构静力学和动力学特性的影响规律。研究结果为柔性驱动机构的运动控制及驱动设计提供指导,对提高其运动精度有着重要意义。主要研究内容包括以下几个部分:(1)基于绝对节点坐标法的复合柔性结构动力学建模基于绝对节点坐标法和单元接触界面的变形协调条件,建立了具有C~1连续性的大柔性梁板耦合单元模型;基于连续介质力学理论,将Mooney-Rivlin超弹性本构模型和压电材料本构方程引入板单元和梁单元模型中,推导其单元广义弹性力矩阵、质量矩阵、电场作用力矩阵及外力矩阵,建立完整的压电驱动复合结构动力学模型。(2)压电驱动下不同参数对复合结构动力学特性的影响研究通过MATLAB数值仿真计算,研究了不同电压参数、材料参数及能量补偿系数对复合柔性结构末端振动规律及末端变形形态的影响规律。结果表明,复合柔性结构末端振动位移随着驱动电压的增大而近似线性增大,随着材料弹性模量的增大则呈非线性减小趋势;能量补偿系数对压电驱动下超弹性板的变形量和变形形态有较大影响。(3)驱动分布方式对复合结构动力学特性影响及驱动效果研究基于单元接触界面的变形协调条件,建立了双压电梁驱动的复合柔性结构动力学模型,研究了不同驱动梁安装间距分别对Hookean弹性板结构和Mooney-Rivlin超弹性板结构动力学特性的影响规律,对比分析了双压电梁驱动和单压电梁驱动两种驱动方式对柔性板振动特性的影响。