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基于单向气动驱动器的软体手变形机理

东华大学学报（自然科学版） 2020年第2期46卷 288-296,303页

作者：董虎王保兴李巍曹毅江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122 苏州工业职业技术学院江苏苏州215104

针对软体气动驱动器的变形机理,以气动驱动软体手为研究对象,开展了基于单向气动驱动器的软体手指弯曲和摆动机理的研究。设计了气动驱动软体手,其弯曲和摆动结构均由多个相互连通的气室和一个不可延伸层组成。当相邻气室因充气膨胀而... 详细信息

针对软体气动驱动器的变形机理,以气动驱动软体手为研究对象,开展了基于单向气动驱动器的软体手指弯曲和摆动机理的研究。设计了气动驱动软体手,其弯曲和摆动结构均由多个相互连通的气室和一个不可延伸层组成。当相邻气室因充气膨胀而相互挤压时,气室受到不可延伸层的约束,实现了弯曲和摆动变形。为进一步考察软体手的变形机理,对620#T超弹性硅橡胶材料的非线性力学特性进行了研究,测定了其材料常系数。基于Yeoh模型密度函数,结合空间力矩平衡方程,建立了驱动压强和曲率半径的理论模型,并开展了软体手指弯曲及摆动变形的仿真研究,结果证明了理论模型的正确性。研究结果可以为其他基于气动驱动的软体结构变形机理研究提供理论基础。

关键词：软体手气动驱动器 Yeoh模型有限元仿真

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气动驱动器种类及特点

吉林化工学院学报 2017年第3期34卷 56-58页

作者：彭贺刘洪波北华大学机械工程学院吉林吉林132021 北华大学工程训练中心吉林吉林132021

气动驱动器作为一种新型的仿生驱动器,可直接驱动、具有较好的柔顺性、清洁、摩擦小、结构简单等优点得到了国内外学者的关注并成功应用到各种机器人上.本文主要介绍了气动驱动器的分类及特点并举例加以说明.

关键词：气动驱动器仿生机器人

基于气动驱动器的烧伤患者护理用肢体康复训练装置设计

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自动化与仪器仪表 2022年第1期 234-237页

作者：李晓莉张芬张涛姜春涞李栏恩施土家族苗族自治州中心医院湖北恩施445000

严重烧伤患者在接受多次手术后,还需要经过长时间的康复训练才能使得肢体恢复正常的行动能力,因此,为提高康复训练效果,设计一种基于气动驱动器的烧伤患者护理用肢体康复训练装置。该装置首先设计检测模块,采集患者训练过程中的肢体运... 详细信息

严重烧伤患者在接受多次手术后,还需要经过长时间的康复训练才能使得肢体恢复正常的行动能力,因此,为提高康复训练效果,设计一种基于气动驱动器的烧伤患者护理用肢体康复训练装置。该装置首先设计检测模块,采集患者训练过程中的肢体运动信号,然后将信号传输到控制模块,并结合控制主体的运动意图与实时反馈的位置信号,得到肢体控制方案,最后进入驱动模块,指挥气动驱动器完成指定康复训练动作。结果表明:所设计肢体康复训练装置应用下,控制患者手部弯曲角度误差在标准要求的±2°以内,精度较高,说明该装置具有可行性。

关键词：气动驱动器烧伤患者肢体康复训练装置

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基于气动驱动器的上肢运动训练康复效果研究

自动化与仪器仪表 2020年第11期 107-110页

作者：杨论陕西国防工业职业技术学院西安710300

在以往的上肢运动康复效果研究中,对上肢运动角度的掌握存在一定的角度偏差。为此提出基于气动驱动器的上肢运动训练康复效果研究。以气动驱动器为辅助治疗手段,设计上肢运动训练康复方案,构建气动驱动器刚度模型,实时控制康复治疗过程... 详细信息

在以往的上肢运动康复效果研究中,对上肢运动角度的掌握存在一定的角度偏差。为此提出基于气动驱动器的上肢运动训练康复效果研究。以气动驱动器为辅助治疗手段,设计上肢运动训练康复方案,构建气动驱动器刚度模型,实时控制康复治疗过程中气动驱动器刚度变化,通过将压缩空气的能量转换为机械能,实现直线、摆动或回转运动,辅助患者进行康复训练的同时,也能更好地掌握患者上肢运动训练康复的数据。以康复治疗方案中的训练项目作为康复效果评定项目,获得平均评分,以评分为依据完成上肢运动训练效果的研究。实验结果表明:与传统的研究方法相比,提出的基于气动驱动器的上肢运动训练康复效果研究方法角度偏差极低,符合上肢运动训练康复效果研究的规定,该研究方法适合应用在实际项目中。

关键词：气动驱动器上肢运动训练康复效果

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基于气动软体驱动器的仿生爬行机器人研究

基于气动软体驱动器的仿生爬行机器人研究

作者：席作岩哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来,随着机器人技术的不断发展,各种仿生软体机器人开始出现并在许多领域得到应用。软体机器人的研究受到身体柔软的动物的启发,能够克服传统刚性机器人的一些不足之处,具有很好的环境适应性和安全性。软体爬行机器人是软体机器人目... 详细信息

近年来,随着机器人技术的不断发展,各种仿生软体机器人开始出现并在许多领域得到应用。软体机器人的研究受到身体柔软的动物的启发,能够克服传统刚性机器人的一些不足之处,具有很好的环境适应性和安全性。软体爬行机器人是软体机器人目前的主要研究方向之一,其通过模仿具有身体柔软的动物的运动方式来实现移动,能够通过狭小的空间并具有抗外界冲击等能力,具有其他运动形式所不具有的优点和独特性。本课题主要是对软体驱动器及其在软体爬行机器人中的应用进行研究,为软体机器人今后的发展打下基础。本文首先对气动软体驱动器进行了研究。通过对目前常见结构形式的气动软体驱动器的分析,提出了分别能够实现单向弯曲、双向弯曲和伸长的气动驱动器的结构形式。以室温双组份硅橡胶为原料,利用3D打印出的模具,自行制作了上述的三种气动软体驱动器。对所制作的气动软体驱动器进行了基本的特性测试,结果表明,上述三种驱动器能够实现较大的变形。利用有限元分析软件ABAQUS,并结合理论模型,对软体驱动器的力学模型和特性进行了分析和仿真。其次,通过对常见的三种主要的动物爬行方式的分析,即蛇形运动、蚯蚓蠕动和尺蠖式运动,本文提出了利用软体驱动器实现的两种主要爬行机器人结构形式,并对不同结构的机器人及其爬行方式进行了力学分析。结合所制作的软体驱动器的特性,设计并制作了几种能够通过蠕动方式进行爬行运动的机器人原理样机。最后,对所设计制作的爬行机器人在不同环境条件下的运动进行了实验研究。实验表明,所设计的几种软体爬行机器人能够在常见的平面完成前进和后退运动,或者能够利用特殊的运动方式穿过狭小的通道。实验验证了所提出的软体爬行机器人的可行性,为进一步开发各种软体机器人提供了实践经验和基础。

关键词：软体机器人爬行机器人软体驱动器气动驱动器仿生

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气动软体驱动器的活塞式驱动特性

洛阳理工学院学报（自然科学版） 2023年第2期33卷 50-55页

作者：隋立明张峰谭定忠哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为解决气动软体驱动器的气源问题,利用活塞式驱动方法实现软体驱动器的压力与变形控制。根据气动软体驱动器的基本力学特性,给出气动软体驱动器的线性化模型,建立了活塞式驱动软体驱动器的静力学模型及拮抗式驱动系统的活塞驱动模型。... 详细信息

为解决气动软体驱动器的气源问题,利用活塞式驱动方法实现软体驱动器的压力与变形控制。根据气动软体驱动器的基本力学特性,给出气动软体驱动器的线性化模型,建立了活塞式驱动软体驱动器的静力学模型及拮抗式驱动系统的活塞驱动模型。对活塞式驱动的伸长型和弯曲型软体驱动器进行了测试,活塞位移和软体驱动器的变形之间近似呈线性关系,与理论相符合。活塞式驱动方法简化了软体驱动器的能源部分,为流体驱动软体机器人研究提供了具有应用潜力的能源控制解决方案。

关键词：气动驱动器软体驱动器软体机器人活塞驱动

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波纹管驱动超精密定位平台建模及复合控制

电机与控制学报 2014年第7期18卷 94-100页

作者：田艳兵王涛王美玲张栋北京理工大学自动化学院北京100083 青岛理工大学自动化工程学院山东青岛266520

为提高超精密定位平台的行程和精度,设计了一种新型的气动伺服定位平台。金属波纹管为单级驱动机构,采用有限元法设计气浮导轨。以气浮导轨支撑,研究无摩擦条件下的较大行程和精密控制。结合实验数据对波纹管的机械特性进行分析。根据... 详细信息

为提高超精密定位平台的行程和精度,设计了一种新型的气动伺服定位平台。金属波纹管为单级驱动机构,采用有限元法设计气浮导轨。以气浮导轨支撑,研究无摩擦条件下的较大行程和精密控制。结合实验数据对波纹管的机械特性进行分析。根据初载曲线,进行参数辨识,建立了基于PI模型的定位平台系统迟滞模型,并对模型进行了验证。为改善系统动态特性,设计了复合控制器。前馈控制基于PI逆模型进行设计,反馈控制采用数字PID控制,并通过粒子群算法进行参数优化。对系统分别进行阶跃响应,锯齿波和正弦波跟踪实验。结果表明,参数优化后,系统阶跃响应的定位精度达到50 nm,平均跟踪误差,锯齿波输入为0.12μm,正弦波输入为0.18μm,能够满足超精密定位的要求。

关键词：迟滞气动驱动器精密工程前馈控制粒子群算法

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反应式腹部触诊模拟装置气动系统的研究

机床与液压 2014年第10期42卷 95-97页

作者：杨涛李笑关婷黄惠敬卢诚君广东工业大学机电工程学院广东广州510006 广州军区广州总医院广东广州510010

根据诊断学中腹部触诊教学的要求,设计了一种新型的反应式腹部触诊模拟装置气动系统,研制了模拟装置的气动驱动器,设计了系统控制结构及控制算法,实验研究了模拟装置气动系统的控制特性和机械特性。结果表明:该系统能实现对气动驱动器... 详细信息

根据诊断学中腹部触诊教学的要求,设计了一种新型的反应式腹部触诊模拟装置气动系统,研制了模拟装置的气动驱动器,设计了系统控制结构及控制算法,实验研究了模拟装置气动系统的控制特性和机械特性。结果表明:该系统能实现对气动驱动器内部压力及其硬度的控制,可模拟受训者进行腹部触诊时的感觉。该研究将为设计新型的具有反应式的临床教学装置提供依据和参考。

关键词：气动系统腹部触诊模拟装置气动驱动器

创新的多腔气动执行器——一种化学反应驱动的机械爬行运动生成装置

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机械设计 2024年第S2期41卷 7-13页

作者：穆俊齐魏奕扬侯旭萍宗小峰中国地质大学自动化学院湖北武汉430074 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室湖北武汉430074 地质勘查智能技术教育部工程研究中心湖北武汉430074

气动执行器的低成本制造和快速响应特性已经吸引了软体机器人领域研究者的广泛关注。仿生设计作为气动执行器主流设计理念之一,为研究者提供了灵感源泉,大多数现有的执行器都基于仿生设计。文中提出了一种仿蚯蚓设计的爬行机器人用气动... 详细信息

气动执行器的低成本制造和快速响应特性已经吸引了软体机器人领域研究者的广泛关注。仿生设计作为气动执行器主流设计理念之一,为研究者提供了灵感源泉,大多数现有的执行器都基于仿生设计。文中提出了一种仿蚯蚓设计的爬行机器人用气动软执行器。该执行器由多个网状气腔组成,并通过有限元分析优化了其主要参数,使其能够执行各种复杂动作。此外,在大多数现有的气动执行器中,气源由空气泵提供,而文中设计的执行器则由化学反应驱动。通过控制原材料的类型和比例,引发不同的化学反应,导致周期性的吸气和呼气,使执行器能够按照预期执行重复性动作。根据这些原理,将展示3种不同的步态,这种驱动方式可以有效地与爬行机器人的机械运动相结合,增强软体机器人的自主性和环境适应性。

关键词：软体机器人气动驱动器仿真设计化学驱动