仿蚯蚓蠕动微机器人及控制系统

在研究蚯蚓运动机理的基础上,提出一种适用于微小软管移动的仿蚯蚓蠕动式微机器人,该机器人分为三个柔性单元体,每个柔性单元体主要由一对绝缘板,两板之间相连的三根形状记忆合金元件,充入空气将ＳＭＡ等加以封闭的橡胶囊组成。在ＳＭＡ的形状记忆效应和橡胶气囊的综合作用下,柔性单元体可实现蚯蚓了相类似的运动,从而实现微机器人蠕动式前进。     

一种正方体型管内仿生蠕动机器人

开发了一种微型形状记忆合金直线驱动器,驱动器可沿轴向主动收缩和舒张,并可承受一定径向力,产生弯曲变形．在此基础之上,开发了一种呈正方体型的2in(2×2．54cm)管内蠕动行走机构．该机构模仿腔肠动物的行走方式并采用独特的拐弯策略,可在管内向前后、左右、上下六个方向行走,可通过“L”型、“T”型管接头．     

微直线驱动器位置模糊控制

由于传统机器人末端夹持器的局限性,近十几年来,仿人多指灵巧手得到很大的发展.针对用于手指关节驱动的微直线驱动器的位置控制,提出一种变结构模糊控制方法,解决了在负载变化较大情况下的控制问题.仿真与实际应用的结果证明了该方法的有效性.     

蠕动式微机器人结肠镜系统及模型

研制了一种新型的基于蚯蚓蠕动原理的内窥镜机器人,可用于微创无创肠道诊疗.机器人直径和长度分别为9.5和120 mm,由自行研制的直线电磁驱动器驱动.详细介绍了样机的结构、运动原理和控制系统,建立了与爬坡能力相关的力学模型,给出了有效牵引的数学条件表达式,并对表达式的有效性进行了试验验证.建立了在粘弹性肠道中的受力模型,研究了牵引效率、临界步距,并进行了离体肠道试验.该研究为机器人结肠镜的临床应用奠定了基础.     

适用于有限空间的微型形状记忆合金丝驱动器

形状记忆合金（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ,ＳＭＡ）丝用于微小型机器人中作驱动器时,为了达到要求的输出位移,其长度往往超出有限的可用空间。研究了产生这种现象的原因,并开发了一种使ＳＭＡ丝在整个可用空间中呈三维状态分布的微驱动器。理论分析和试验结果表明,该驱动器克服了ＳＭＡ丝直线驱动器和ＳＭＡ螺旋弹簧驱动器的弱点,拥有比骨骼肌更好的力学性能,应用于微小仿生机器人时,它可在满足输出位移要求的同     

MSMA直线驱动器的数学模型及控制系统

针对新型功能材料磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy简称MSMA)在磁场作用下变形量大、动态响应频率高、功率密度大和机电能量转换效率高的特点,提出了一种基于MSMA材料的新型直线驱动器及其控制系统的设计方案,在分析了其工作原理的基础上,建立了系统的动力学模型,并进行了分析计算;给出了MSMA驱动器的样机和实验结果,实验结果表明:模型的正确性和实用性,为MSMA材料在智能系统中的应用提供了理论和实验基础。     

微型仿昆飞行机器人驻飞时动力学分析和仿真

针对微型仿昆飞行机器人,建立了一个机体模型和驻飞时的翅运动形式,分析了驻飞时翅运动所产生的气动力,导出了微型仿昆机器人驻飞时的动力学方程,并对该方程进行了仿真分析.仿真结果表明,在一个拍动周期内,微型仿昆飞行机器人在一个小范围内振动;当一个周期结束后,机体回到原位置,驻飞时机体处于一个动态稳定状态.     

一种可变直径软体机器人的设计

为了解决刚性机械手安全性低、适应性差的问题,设计一款具有抓取功能的软体机器人。该软体机器人由三个呈圆周 120°分布的软体驱动器和一个夹具组成,夹具可以实现自动化改变直径以适应不同大小物体的抓取,经测算软体机器人可以抓取直径范围为 45mm~97mm 的物体。夹具和软体驱动器都采用3D打印制造,具有成本低、制造简单、易于大规模生产的优点。软体机器人采用气压驱动,当给驱动器充气时,三手指同时弯曲抓取物体,具有很好的稳定性。对于软体驱动器建立了相应的力学模型,得到了弯曲角度与输入气压的关系,并利用ABAQUS 有限元仿真软件对驱动器弯曲特性进行仿真。对比发现,理论建模和仿真分析在驱动器弯曲角度具有很高的吻合性。     

一种仿尺蠖式输电线路巡检机器人越障运动分析

针对目前输电线路巡检机器人作业空间小、越障能力差的问题,通过观察与分析尺蠖运动特点,结合仿生学原理,提出了一种仿尺蠖运动的输电线路巡检机器人。运用运动学方法及虚拟样机技术对机器人蠕动式越障运动过程进行仿真与分析,仿真结果表明,机器人结构设计合理,具有较大作业空间,能以蠕动式运动方式跨越线路上引流线等复杂障碍。研制机器人样机并置于模拟线路环境进行实验,实验结果表明,机器人越障过程中重心波动平稳,越障性能稳定可靠。     

基于蠕动原理拱泥机器人的力学模型分析

针对目前沉船打捞主要采用攻打千斤洞的现状,提出了基于蠕动原理能够自主攻打千斤洞的拱泥机器人,由于拱泥机器人工作环境的特殊性,对海底淤泥层在拱泥头作用下的力学性能进行了分析,并建立了拱泥机器人在泥中的力学模型,为仿生拱泥机器人动力学分析与仿真奠定了基础.