新型气动软体致动器的设计制造、仿真测试与应用探究

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柔性机器人作为新一代的机器人已经开始出现在大众的视野当中,它对环境具有强大的适应能力,且具有使自身的尺寸在大范围内任意变形的能力等等,它的种种特殊的优势,使得柔性机器人在某些领域有着自己得天独厚的优势。而柔性致动器作为柔性机器人的核心,更是重中之重,开发不同形式或者不同功能的柔性致动器这些年已经逐渐地变为了现阶段科学研究的热点所在。于此,本文开发设计了一款新型的气动柔性致动器,主要的研究工作如下:基于气体驱动,开发设计了一款集合伸长、收缩和弯曲功能于一体的柔性致动器,搭建了其三维模型,并根据后续实际的操作进行了比对分析,对致动器的制作工艺进行了优化改进,接着对柔性致动器的制作材料进行了实验分析和模型拟合,得到了所需相关材料参数,然后利用ABAQUS有限元分析软件对柔性致动器进行伸长、收缩、弯曲和尾端碰撞的仿真,获取相关运动特性。同时比较了不同材料参数和不同结构参数对柔性致动器的运动特性的影响,并进行了相关的理论分析,然后根据所得结果对柔性致动器进行了一定的参数优化,为后来的研究者提供了参数选择的新参考。基于Arduino控制器搭建了实验测试平台,通过实验测试了利用优化后工艺制作出的柔性致动器的伸长、收缩和弯曲特性以及尾端力的大小,并与有限元软件的分析结果进行了比对,得出了相关的结论。基于所设计的新型气动柔性致动器设计了一个柔性抓取方案,并进行了一些典型物体的抓取实验,同时也测试了此气动柔性机械抓手的最大抓取力,为以后相关柔性机械抓手的设计提供了一定的指导;也基于此柔性致动器提出了一个柔性运输方案,先通过对仿生“纤毛”运动原理的分析研究,搭建了一个柔性运输装置,同时进行了相关一些物体的运输试验,能够为后续研究者对柔性运输的设计提供帮助。
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