水下软体机器人柔性驱动方式及其仿生运动机理研究进展

 随着水下作业要求的增加以及软体机器人技术的发展,水下软体机器人的研究成为水下机器人的一个前沿方向。用人工肌肉实现驱动控制并能实现仿生运动的水下软体机器人成为相关领域的研究热点。本文介绍现有水下软体机器人中7类人工肌肉驱动方式,再根据水下软体机器人推进形式,按5种仿生运动形式介绍了现有的水下软体机器人,最后展望了水下软体机器人未来在水下勘探的应用前景。     

多气囊仿生软体机器人设计及其运动特性分析

设计了一种多气囊仿生软体机器人,由位于上方的多个相互连通的气囊和位于下方的双层底座组成,通过给气囊充气以使软体机器人产生弯曲,通过在软体机器人前、后表面设置不同的摩擦片,机器人能够利用前、后摩擦力的不同而得以前行;利用ANSYS软件分析软体机器人充气、放气过程中的内应力,以改善机器人的结构设计;采用Yeoh模型研究软体机器人运动过程中的力学特性,在理想条件下推导出软体机器人的前行步幅与气囊内部气体压力的非线性关系模型,并通过仿生软体机器人的充气和前行运动实验验证仿生软体机器人前行运动的可行性.结果表明,当充气压力为90kPa时,机器人前进的步幅为19.25mm,与其理论值(22.85mm)基本一致.     

机器人软体材料研究进展

 机器人软体材料分为软体驱动材料和软体感知材料,在仿生机器人中分别起到效应器与感受器的作用。故在制造仿生机器人时,软体材料的开发越发重要。本文概述了机器人软体材料与软体机器人概念上的差异,按照软体驱动材料和软体感知材料分别综述了机器人软体材料的发展动态,并探讨了这两类重要的机器人软体材料研发方面挑战及趋势。     

软体机器人驱动方式

<正>选择合适的驱动方式是软体机器人研究中的一项重要课题。因其材质与结构的特殊性,软体机器人对驱动方式的选择也有着更高的要求。流体驱动:利用气、液等流体,通过其变形结构使软体机器人内部腔体收缩、膨胀,达到受控变形和运动的目标。美国哈佛大学仿生机器人实验室研发的软体机器人Octobot是世界上首个全软体机器人,其基体由3D打印技术制造而成,采用气动驱动的方式,通过化学反应产生大量气体,借助压强变化实现爬、游泳等基本活动并与外界环     

仿青蛙游动软体机器人控制系统设计

控制系统是机器人实现运动的关键.通过对所设计的由气动软体致动器驱动的仿青蛙游动软体机器人的机械结构和其仿生游动功能需求的分析,建立气动系统和电气系统,并通过Labview编写上位机软件,采用无线通讯的方式实现对仿青蛙游动软体机器人的远程调控以及数据采集,避免外接线束和管路对仿青蛙游动软体机器人运动的干扰,方便对仿青蛙游动软体机器人运动性能进行测试.经过实验验证,所设计的控制系统性能稳定、工作可靠,完全满足仿青蛙游动软体机器人的功能需求.     

面向沙土环境的仿生软体机器人及交互力学模型

现有的沙土移动机器人大多采用刚性结构, 在复杂的工作环境中 常常会发生打滑、沉陷、翻倒等问题, 缺乏良好的环境适应能力. 针对该问题设计了一种面向沙土环境的仿弹涂鱼气动软体机器人; 基于地面力学理论和软体机器人建模方法, 考虑机器人在沙土环境下的约束条件, 通过对软肢体与沙土间力学交互特性的分析, 建立了软肢体/机器人-沙土交互力学模型, 并构建了输入气压与机器人运动特性的关联; 通过实验验证了软体机器人-沙土交互力学模型的有效性和准确性. 实验结果表明, 该软体机器人具有环境适应性强、控制简单、柔顺性高等优点.     

"浙产"仿生深海软体机器人登上《自然》封面

3月4日,国际顶级期刊《自然》杂志在封面刊发之江实验室与浙江大学合作的研究成果——无需耐压外壳,便能承受万米级别深海静水压力的仿生深海软体机器人,研究团队在全球率先实现了软体机器人的万米深海操控及深海自主游动实验,将为深海探索科考、环境监测与资源勘探提供解决方案.     

无环境阻力的尖端生长型软体机器人研究综述

尖端生长型软体机器人是一类新型的软体机器人,其制作简单、成本低,通过压力驱动主体外翻实现机器人的"生长",且具有运动过程中无环境阻力的独特优势,在诸多领域有着广阔的应用前景.目前,机器人的变刚度控制、大范围变形检测及精准控制是软体机器人存在的三个主要问题.围绕提出的软体机器人存在的三个主要问题,从机器人灵感来源、基本结...     

软体机器人前沿技术及应用热点

 随着材料学、化学、控制等学科的不断突破,人们对章鱼、蠕虫、海星等软体生物的观察及建模有了突破性进展,并衍生出一门新的机器人研究方向--软体机器人。本文通过回溯软体机器人的发展历程,介绍了近年来软体机器人在材料类型、驱动方式、应用领域等方面取得的进展以及面临的挑战,并结合中国国情展望了软体机器人未来发展的前景与方向。     

基于SCS的四足仿生机器人运动仿真平台

SCS(Simulation Construction Set)是Yobotics公司开发的对机械设备、仿生机械系统等复杂的多刚体系统进行运动仿真的软件包.基于SCS开发出一套面向四足仿生机器人的专用运动仿真平台,包括四足仿生机器人机构建模、基于VMC(Virtual Model Control)的动力学建模、地面接触模型及环境建模和数据处理模块设计.利用该仿真平台对一款16自由度四足仿生机器人的动态行走进行了仿真.结果表明:仿真过程流畅、快速、机器人行走平稳,验证了该仿真平台的实用性和可靠性.     

四足机器人刚柔耦合仿生脊柱研究进展

 四足机器人的仿生脊柱对提高机器人非结构化环境的机动性和稳定性具有重要作用。系统分析了国内外四足机器人仿生脊柱的研究现状,将仿生脊柱分为局部柔顺脊柱和整体柔顺脊柱两类,对比分析不同四足机器人仿生脊柱的结构特点,提出未来发展趋势。四足机器人仿生脊柱从传统的整体刚性结构向刚柔耦合结构方向发展,具有类生物变刚度、可柔顺弯曲特性的新型仿生脊柱突破仿生驱动、神经元精细控制等关键技术,向高效能量转换的类生物系统方向发展。     

Analysis on pivot turning of quadruped robot with bionic flexible body driven by the PAMs

The pivot turning function of quadruped bionic robots can improve their mobility in unstructured environment.A kind of bionic flexible body mechanism for quadruped robot was proposed in this paper,which is composed of one bionic spine and four pneumatic artificial muscles （PAMs）.The coordinated movement of the bionic flexible body and the leg mechanism can achieve pivot turning gait.First,the pivot turning gait planning of quadruped robot was analyzed,and the coordinated movement sequence chart of pivot turning was presented.Then the kinematics modeling of leg side swing and body bending for pivot turning was derived,which should meet the condition of the coordinated movement between bionic flexible body and leg mechanism.The PAM experiment was conducted to analyze its contraction characteristic.The study on pivot turning of the quadruped robot will lay a theoretical foundation for the further research on dynamic walking stability of the quadruped robot in unstructured environment.     

虚拟现实技术在遥控机器人领域的运用

虚拟现实技术的起源和发展得益于机器人技术,同时为机器人技术提供了强有力的技术手段,二者之间有相互协同优势.阐述基于虚拟现实的遥控机器人的技术原理、体系结构、开发平台与当前主流方法,并分析了远程遥控机器人医学手术、家用机器人远端操控系统、远程空间作业机器人的实例,介绍了本领域中的已解决问题与待解决问题.     

一种新型锚泊机器人研究

近年来,为了提高船舶的安全性和稳定性,锚泊机器人成为了海洋领域的研究热点。鉴于大西洋蛏的诸多优良性能,将以其为仿生对象来构建集掘进、锚定和自主脱附功能于一体的锚泊机器人本体。首先,阐述了锚泊机器人的国内外相关研究现状;其次,对仿大西洋蛏的锚泊机器人的机械设计进行原理性说明;最后,将重点介绍锚泊机器人的控制系统。实验结果表明,该控制系统能够使锚泊机器人完成掘进、锚定及自主脱附,并形成较大的锚定比。     

智能仿生玻璃清洁机器人造型设计及功能配置

针对高空玻璃清洁作业中存在的危险性高、操作困难的问题,设计了一款智能仿生玻璃清洁机器人Spider Crab.在分析高空玻璃清洁过程中可能出现的问题,借鉴有关机器人研究成果的基础上,进行了机器人整体造型设计及功能配置.该机器人具有自我充电、选择清洁、多重保护等功能,应用范围广,适应性强.     

机器人惯性参数辨识的若干方法及进展

当代机器人技术的发展对机器人动态特性提出了更高的要求,惯性参数是影响机器人动态特性的主要参数之一。文章回顾了当前辨识机器人惯性参数的各种方法,讨论了各种方法的优点和存在的问题;介绍了基于传感器信息的机器人惯性参数识别方面的研究进展;给出本文的小结和有待于进一步研究的课题。     

基于Zigbee的机器人无线通信系统

为提高机器人之间的通信效率, 将无线传感器网络Zigbee技术和机器人通信接口技术相结合, 解决了多机器人之间的协作通信问题。研究了基于Zigbee的机器人无线通信系统, 该系统不仅可以实现机器人间相互通信, 而且实现了无线通信系统信息的实时收发, 完成了机器人无线通信平台的搭建。通过实验验证, 机器人之间可以正常通信, 改善了机器人之间无线通信系统信号的传输问题, 提高了传输效率, 且实用性强。