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三浦折纸夹层板结构受球体冲击的响应数值模拟研究

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三浦折纸夹层板结构受球体冲击的响应数值模拟研究

北京力学会第二十八届学术年会

作者：刘鑫宇杨庆生北京工业大学

为了研究三浦折纸的冲击动力学性质,本文对三浦折纸夹层板结构受球体的冲击响应进行了有限元建模和分析计算,对比了不同单元夹角、张角、球体直径和冲击速度对结构吸能的影响。

关键词：三浦折纸有限元分析球体冲击响应

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仿生六足折纸机器人结构设计与运动分析

浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1543-1555页

作者：曹东兴贾艳超郭翔鹰毛佳佳北京工业大学数学统计学与力学学院北京100124 北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下... 详细信息

针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下,该机器人单足具有2个自由度,此时将机器人腿部顶点等效为关节,轴线折痕等效为连杆,建立机器人腿部的平面连杆等效模型,并以折面夹角为运动变量,通过仿真计算得出机器人足端的理论运动范围.利用楔形面板技术对折面增厚并避免相邻折面发生物理干涉,建模得到折纸仿螃蟹六足机器人的三维模型.基于平面连杆的等效模型,分析折面夹角与足端运动之间的联系,设计确定机器人的足端运动轨迹与运动步态.利用3D打印技术设计并制作折纸仿生六足机器人试验样机,基于STM32单片机控制实现了机器人三横向角步态运动.结果表明,该折纸仿生机器人可以实现平面构型到仿螃蟹构型的转换,在6条腿的协同运动下,机器人可以平稳地左右横向移动.

关键词：六足机器人仿生六折痕折纸三浦折纸运动分析

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基于折纸机构设计的新型行走机器人

机械传动 2021年第5期45卷 66-74页

作者：江新阳许勇王艳刘佳莉赵传森吕叶萍王煜上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 香港科技大学机器人研究所香港999077

针对行走机器人存在的驱动复杂、无法适应不同行走环境等局限,基于折纸机构设计出一种新型的具有单自由度的行走机器人的两种腿部折纸构型;通过将三浦折纸(Miura-Ori)折痕转角理论与腿部等效运动学模型相结合,简化运动学的求解并设计出... 详细信息

针对行走机器人存在的驱动复杂、无法适应不同行走环境等局限,基于折纸机构设计出一种新型的具有单自由度的行走机器人的两种腿部折纸构型;通过将三浦折纸(Miura-Ori)折痕转角理论与腿部等效运动学模型相结合,简化运动学的求解并设计出一种新型的驱动方式。将单顶点折纸理论拓展到多顶点的折纸构型之中,得到了不同单元的折痕转角之间的确定关系。提出一种配合折纸折叠状态的步态规划。结果表明,机器人腿部折纸构型能够实现大跨度、大步长的行走步态;由于足部末端的大跨度动作,不与地面发生相对滑动,能够在不同复杂程度的路面实现平稳行走。

关键词：行走机器人三浦折纸折纸机构运动学

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基于折纸原理的可变形轮腿机构设计分析

机械设计与研究 2024年第5期40卷 50-56,64页

作者：王丹方波郑静静沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168

本研究提出了一种新型的可变形轮腿机构,旨在解决传统轮式机器人环境适应性有限的问题。首先对折纸单元运动规律分析以确定折纸单元几何参数,在此基础上设计了轮腿机构,进而设计传动系统实现单一电机控制四个轮腿同时变形。通过仿真和... 详细信息

本研究提出了一种新型的可变形轮腿机构,旨在解决传统轮式机器人环境适应性有限的问题。首先对折纸单元运动规律分析以确定折纸单元几何参数,在此基础上设计了轮腿机构,进而设计传动系统实现单一电机控制四个轮腿同时变形。通过仿真和样机实验评估了该机构的变形能力和越障性能。实验结果表明,所设计的轮腿机构能够有效地在轮式和腿式模式之间转换,且具备2.18倍于轮径的极限越障能力,显著提高了机器人在不同地形下的适应性。

关键词：三浦折纸可变形轮腿机构移动机器人越障

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基于刚性折纸理论的折纸机器人设计及运动学分析

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基于刚性折纸理论的折纸机器人设计及运动学分析

第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：曹东兴贾艳超北京工业大学材料与制造学部

本文提出了一种由水弹折纸和三浦折纸组合的六足折纸机器人设计方案,使机器人可以实现横向运动。该机器人整体有六条腿,两侧三条对称分布,每条腿由一个六折痕水弹折纸单元和两个三浦折纸单元组合而成。通过D-H参数法分别对水弹折纸单元... 详细信息

本文提出了一种由水弹折纸和三浦折纸组合的六足折纸机器人设计方案,使机器人可以实现横向运动。该机器人整体有六条腿,两侧三条对称分布,每条腿由一个六折痕水弹折纸单元和两个三浦折纸单元组合而成。通过D-H参数法分别对水弹折纸单元和三浦折纸单元进行自由度分析,再根据闭合条件对折纸机器人单条腿的自由度进行分析,得出该折纸机器人单个步行足具有2个自由度,机器人整体具有9个自由度。以步行足对称轴上的折痕为主折痕,通过几何分析方法,得出各单元的主折痕夹角与折面夹角之间的关系,并将主折痕很等效为连杆,顶点等效为关节,建立机器人步行足的等效运动学模型,使用Matlab软件进行计算得出机器人末端的运动范围,结果表明,该折纸机器人步行足具有良好的越障能力,能够适应复杂地形,具有一定的实际应用价值。此外本研究对腿式折纸机器人设计具有一定借鉴意义。

关键词：折纸机器人水弹折纸三浦折纸平面运动范围

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折纸启发的结构设计创新

折纸启发的结构设计创新

第十八届北方七省市区力学学会学术会议

作者：张程杨庆生陶然北京工业大学现代工程力学研究所北京理工大学先进结构技术研究所

热膨胀系数(CTE)是材料热物理性能的重要参数之一。在航天工程、超音速飞行器、精密仪器和微电子封装中,需要对服役在温度变化剧烈的恶劣环境中的众多热变形结构进行精确控制。因此,开发可调节热膨胀材料在工程应用中具有重要意义。本... 详细信息

热膨胀系数(CTE)是材料热物理性能的重要参数之一。在航天工程、超音速飞行器、精密仪器和微电子封装中,需要对服役在温度变化剧烈的恶劣环境中的众多热变形结构进行精确控制。因此,开发可调节热膨胀材料在工程应用中具有重要意义。本文基于Miura-ori结构,采用具有不同CTE的材料作为组分产生热应力失配原理,提出了一种原位可调的正/负/零膨胀折纸超材料设计方法。采用有限元方法和变形理论分析展示和讨论了正负零膨胀的变形结果,此外分析了结构参数与折叠程度对超材料CTE的影响。最后讨论了该结构作为热驱动器的可行性。

关键词：三浦折纸剪纸热膨胀超材料

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折纸原理多功能变宽机器人设计与试验研究

折纸原理多功能变宽机器人设计与试验研究

第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：刘杰庞祖锋文桂林广州大学机械与电气工程学院

轻质、少组装、无缆、多功能机器人,近年来得到了越来越多学者的关注。基于经典三浦折纸结构和刚性折叠假设,设计了一款新型折纸原理可变宽无缆机器人。该折纸机器人由4个同样可变宽折纸原理车轮、机器人框架、驱动装置和控制模块等组成... 详细信息

轻质、少组装、无缆、多功能机器人,近年来得到了越来越多学者的关注。基于经典三浦折纸结构和刚性折叠假设,设计了一款新型折纸原理可变宽无缆机器人。该折纸机器人由4个同样可变宽折纸原理车轮、机器人框架、驱动装置和控制模块等组成,其中,可变宽折纸原理车轮的二维折痕图由三浦折纸衍化而来。通过空间几何分析,研究了折纸原理可变宽车轮的几何参数与轮径和车轮最大宽度之间的显式函数关系,并使用物理试验验证了理论推导的正确性。借助3D打印、剪切、粘接等技术制备了折纸原理机器人样机,并开展了多功能性试验研究。试验发现该折纸原理机器人可通过比自身宽度小1.4倍的缝隙;随着折纸原理车轮宽度从22mm不断增大到72mm,折纸原理机器人在沙地里面表现出越来越强的通过能力,且其极限承载能力可达到900g;当车轮宽度为72mm时,折纸原理机器人可以顺利爬过坡度为17°的沙坡。该新型机器人设计理念可为灾区救援和星球探测等领域的机器人研究提供新的思路。

关键词：三浦折纸折纸原理可变宽机器人空间几何分析多功能试验研究

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六足折纸机器人结构设计与运动学分析

六足折纸机器人结构设计与运动学分析

北京力学会第二十九届学术年会

作者：贾艳超曹东兴北京工业大学材料与制造学部

关键词：折纸机器人水弹折纸三浦折纸平面运动范围