【摘 要】
:
随着材料科学、智能制造、信息技术的发展,传统刚性机器人应用范围有限。顺应人工智能、人机共融发展趋势,结合智能材料、远程控制的仿生机器人研究成为机器人领域研究热点。其中,仿生机器人的驱动方式成为了仿生机器人的研究重点。无缆驱动仿生机器人因不受引线限制、控制灵活等优点引起了大量学者的研究兴趣。然而,无缆驱动仿生机器人存在依赖于特定条件、发生材料破坏等问题而限制了其应用范围。本文提出一种基于马兰戈尼效应
【基金项目】
:
国家自然科学基金重点项目“智能感知软体机器人材料设计制造一体化研究”(项目编号:U1613204);
论文部分内容阅读
随着材料科学、智能制造、信息技术的发展,传统刚性机器人应用范围有限。顺应人工智能、人机共融发展趋势,结合智能材料、远程控制的仿生机器人研究成为机器人领域研究热点。其中,仿生机器人的驱动方式成为了仿生机器人的研究重点。无缆驱动仿生机器人因不受引线限制、控制灵活等优点引起了大量学者的研究兴趣。然而,无缆驱动仿生机器人存在依赖于特定条件、发生材料破坏等问题而限制了其应用范围。本文提出一种基于马兰戈尼效应的无缆驱动仿生机器人,该机器人采用本体与驱动模块分离的驱动方式,并对机器人运动进行精确调控,实现多种功能性应用,机器人峰值速度可达5.5倍身长每秒,约为当前已报道机器人最高速度(0.69倍身长每秒)的7倍。本文首先介绍了机器人简单制备工艺、驱动材料选择依据及数据采集和后处理方法。然后结合传统马兰戈尼驱动理论及实验数据对机器人驱动原理进行分析,证明了机器人由表面张力梯度与化学势能梯度复合作用驱动。下一步研究了机器人完整运动规律及动力性能影响因素,并对机器人进行转向控制同时提出三种驱动模式,再验证了机器人运动环境的多样性。最后,通过展示机器人多种实际应用如载重、信号触发、隐身、噪声强度对照、群体机器人灭火验证了机器人具有动力性能好、运动控制精确、反应温和、无材料破坏、高效协作等特性。本文提出的马兰戈尼无缆驱动机器人实现了无缆驱动机器人的简单、高效、高控制精度、低能量密度驱动,为未来新型无缆驱动仿生机器人的设计和应用提供启发与参考。
其他文献
EGO算法在降低计算成本和提升优化效率方面展现出突出的能力,已经被广泛应用于基于近似模型的设计优化中。为了进一步提升优化效率,现有研究尝试将建模成本更低廉的变复杂度近似模型应用于EGO算法,提出了变复杂度EGO算法,用于融合EGO算法和变复杂度近似模型各自的优势。变复杂度近似模型通过采用大量成本低廉的低精度样本点来获取近似模型的模型变化趋势,然后通过有限数量的昂贵高精度样本点来提高近似模型的建模精
激光3D打印技术是一种增材制造技术,在航空关键零部件的快速制造领域具有广泛应用前景,其中激光3D打印用粉末原材料是研发先进3D打印技术的物质基础。TC4合金粉末是激光3D打印钛合金零件最重要的原材料之一,而钛的熔点高、性质活泼,使得钛及钛合金球形粉末制备困难,迄今,高性能钛合金粉末制备技术被国外垄断。因此,成功研究出激光3D打印用高性能TC4合金粉末制备新技术,不仅具有重要的科学研究意义而且具有重
大功率LED由于具有高光效、优良的节能性能和长寿命的特点,已经在各种照明领域得到广泛的应用,如汽车大灯、投影仪等。在现有封装工艺中,平面硅胶层和球帽形荧光粉层会引起黄圈现象,严重影响了LED的光色品质,降低了LED的取光效率、空间颜色均匀性等光学性能。为了获得高光色品质的白光LED,本文从调整荧光粉的分布和形貌的角度出发,研究大功率LED荧光粉涂覆技术,提出基于液滴挤压的远离荧光粉涂覆技术和基于方
近年来,节能环保是汽车工业发展的主要方向,汽车轻量化是减轻污染,节省能源的最有效措施之一。高强度低合金钢主要应用于汽车结构件、加强件等部位,在汽车工业中应用广泛。本文在HC420LA的常规生产工艺的基础上,通过使用Ti代替Nb、Ti,在保证强度的同时,降低成本;另外通过添加V,提高屈服强度,主要工作内容及成果如下:(1)研究了含有不同微合金元素的实验钢在退火过程中的铁素体再结晶规律。基于JMAK模
有机发光二极管(OLED)等显示器件向柔性发展的趋势加速了薄膜封装技术的发展,其制备的薄膜阻隔水、氧的能力与器件稳定工作的寿命息息相关。OLED器件稳定工作10000小时所需封装薄膜对水的阻隔性能要低于1×10-6g/m2·day,同时封装薄膜渗透率的测量周期也影响着薄膜封装技术的研发周期,所以亟需可以高灵敏、准确、快速测量封装薄膜水渗透率的设备。本文设计了基于质谱法的水渗透率测量方法,并结合理论
镁合金的强韧化是镁合金研究的重中之重。时效强化可以通过析出沉淀相有效增加镁合金的硬度,但Mg-Zn系合金时效析出过程缓慢且沉淀相稀疏。对镁合金先进行预变形处理,镁合金内部会产生孪晶和位错,时效沉淀相会以孪晶和位错为形核位置析出,这样大大加快析出过程。而且预变形产生的孪晶有细化晶粒的作用。本文研究先镁合金预变形处理再进行等温时效,观察分析微观结构的变化,探索预变形带来的影响。本文采用Mg-8.14Z
随着半导体制造节点的不断缩小,如何精确地测量套刻误差变得十分重要。为了检测光刻层之间的套准质量,通常会在半导体器件的划线槽区域加工套刻标记,然后通过测量套刻标记的套刻误差来反映器件内部的套刻质量。在众多套刻误差测量方法中,基于光学衍射的套刻误差测量技术(Diffraction-Based Overlay,DBO)因其非接触、无破坏、快速等特点成为套刻误差测量中的主流方法。其中,经验性的DBO方法(
高压扭转法(High Pressure Torsion,HPT)和搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)是两种制备超细晶材料的剧烈塑性变形方法,它们都能使晶粒得到明显地细化。本文采用HPT和FSP的方法,采用剧烈塑性变形方法对超细晶TC4钛合金组织进行了制备。研究了 HPT不同扭转圈数对TC4钛合金的组织演变和显微硬度的影响,探讨了 HPT的晶粒细化机制。研究了不
钕铁硼稀土永磁体,具有超强的永磁性能,在电子、信息、通讯工程、自动化、航空航天、国防、节能电机、风力发电、电动汽车等领域得到了重要的应用。钕铁硼磁体的耐蚀性能差,长时间暴露湿热的空气中,会加速晶间腐蚀,导致基体粉化、失重,影响其使用寿命。目前钕铁硼永磁体防腐主要采用传统的电镀方法,电镀行业常伴有毒和有害的废液产生,不仅污染环境还伤害人体健康,不符合绿色环保的理念。寻找新型绿色环保并且有效的防腐涂层
不锈钢原材料价格,特别是镍、钼元素的价格的波动,给不锈钢产品特别是奥氏体不锈钢的成本造成剧烈冲击,受高性价比需求和镍资源节约的推动,节约型不锈钢的发展近年来十分迅猛。节约型双相不锈钢是一类含氮、低镍、低钼或不含铝的资源节约型双相不锈钢。2101是经济型双相不锈钢中最典型的钢种,该双相不锈钢具有高强度,同时具有优异的塑韧性和耐腐蚀性、特别是耐点蚀性能优良。本文在分析国内外大量文献资料和产品资料的基础