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特种机器人驱动机制的仿生研究

自然界中,壁虎能在光滑表面行走自如,这给特种机器人的足掌设计带来了启示。人们在电子显微镜下发现,壁虎的足掌上有近50万根长度在30~130微米、直径在5微米的刚毛。生物学家Autumn经过实验分析,壁虎行走机理正是由于这些刚毛与物体表面紧密接触而产生范德瓦尔斯力,使刚毛能粘附在表面上。刚毛与物体表面的接触尺寸属于微尺度范围,对其力的分析可以采用微尺度粘着弹性理论。文中对微尺度粘着弹性理论及其在人工合成壁虎刚毛设计中的应用进行了比较全面的阐述和分析。选择仿生材料的依据是两个表面之间的粘着力和摩擦力之间的相对关系,为此设计并研制了具有粘着力和摩擦力自动测试功能的实验机。用此实验机测试了4组聚氨酯材料的粘着和摩擦的力学参量。结果表明,粘着力随法向力的增加按对数规律增加;在一定负法向力下,切向力随初始法向力的增加按对数规律增加;在负法向力(即粘着力)下,切向力随负法向力的增加按线性规律增加。该工作对仿生材料的选择将具有比较重要的指导意义  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

《医疗卫生装备》2016年08期
医疗卫生装备

外骨骼机器人驱动方式的研究

0引言外骨骼是一种可以对其内部生物提供保护的坚硬构造。基于此,科学家提出了一种外骨骼机器人的概念,用于保护穿戴者并为穿戴者的运动提供助力。外骨骼机器人是一种典型的人机一体化的机械装置,使用时将其穿戴于人体躯干的外侧[1]。它综合了机械、力学、动力、传感、控制等各方面的技术,其功能主要是为穿戴者的运动提供助力和将穿戴者的负重通过机械结构转移到地面,以减少穿戴者的体能消耗和提高穿戴者的行走速度。外骨骼机器人有着广阔的军用和民用前景,如士兵负重行军、战场救援、抗震救灾、建筑施工、医疗康复行走等。本文主要从目前外骨骼机器人发展存在的问题、外骨骼驱动系统的分类、外骨骼机器人驱动方式的对比分析3个方面进行阐释,以期为后续外骨骼机器人驱动系统的选择提供一些参考。1外骨骼机器人技术发展中存在的诸多问题自从1960年第一代外骨骼机器人哈迪曼诞生[2]以来,世界各国已经研制出多种型号的外骨骼机器人,比较典型的有雷神公司的XOS系列全身外骨骼机器人[...  (本文共4页) 阅读全文>>

《微电机》2009年08期
微电机

微型机器人驱动技术发展综述

1微驱动技术的分类与特点随着MEMS技术的迅速发展,能够进入狭窄空间工作的微型机器人已成为国内外的研究热点。微型机器人具有体积小、响应快、能耗低等特点,在生物医学、航空航天、军事、工业生产、水下作业、极端危险场所等场合具有广泛的应用前景[1]。1·1有缆驱动有缆驱动技术的优点是能量供应方便而充足,但对于应用在细小管道和狭小空间等特殊环境下的微型机器人,如果采用有线方式供能,会使得微型机器人的运动灵活性、移动距离和行走路线受到限制[2]。1)微伺服电机驱动新西兰的坎特伯雷大学以竹节虫为生物模拟对象,研制成功了一种微型伺服电机驱动的Ham-let仿昆虫六足步行机器人[3],如图1所示。该六足机器人共有6条三关节的步行足,单个关节由一台功率为10 W的电机驱动,通过齿轮箱减速输出4 N·m的扭矩。微电机驱动可满足微型机器人自主性要求,承载力大,可控性、适应性强,但由于系统复杂,不利于机器人进一步微型化。2)压电陶瓷驱动日本Fukuda...  (本文共3页) 阅读全文>>

《机床与液压》2017年03期
机床与液压

介质压差管道机器人驱动调速单元流场数值分析

0前言管道作为一种经济、高效而安全的物料输送手段,其铺设长度逐年增加。但是由于腐蚀、重压等原因,管道在使用过程中会出现裂纹、漏孔等现象,必须定期地对其进行检修、探伤等维护工作,因而管道机器人应运而生。为了满足高效准确的管道检测维护任务,管道机器人的研究发展较为迅速。目前管道机器人的驱动方式主要有自主行走和利用输送流体介质驱动两种方式,利用流体介质驱动的管道机器人能够充分利用管道输送所具有的压力能进行驱动前行,无需管道停止流体输送即可实现管道的施工作业,但由于受到输送流体压力波动及管内几何形貌等条件的限制,此类管道机器人的行进速度稳定性较差,其检测数据可用性受到质疑,因此,管道机器人驱动系统的性能是影响机器人综合性能指标的一个关键问题。随着CFD技术的日益发展,能够对管道机器人在管道内工作状态进行仿真,减少搭建试验测试平台的成本,并缩短了机器人的研发周期。1驱动调速单元的结构与工作原理文中研究的管道机器人利用管道内输送的有压流体介...  (本文共4页) 阅读全文>>

《机床与液压》2017年11期
机床与液压

速度自控式管道机器人驱动调速单元数值模拟分析

0前言管道作为一种经济、高效而安全的物料输送手段,其铺设长度逐年增加。但是由于腐蚀、重压等原因,管道在使用过程中会出现裂纹、漏孔等现象,必须定期地对其进行检修、探伤等维护工作,因而管道机器人应运而生[1]。为了满足高效准确的管道检测维护任务,管道机器人的研究发展较为迅速。目前管道机器人的驱动方式主要有自主行走和利用输送流体介质驱动两种方式,利用流体介质驱动的管道机器人能够充分利用管道输送所具有的压力能进行驱动前行,无需管道停止流体输送即可实现管道的施工作业,但受到输送介质速度变化、埋地管道随地势高低起伏变化、管道内部光洁度的变化、焊缝等因素的影响,机器人在管道内的行进速度波动性较大,此类管道机器人的行进速度稳定性较差,其检测数据可用性受到质疑,因此,管道机器人驱动系统的性能是影响机器人综合性能指标的一个关键问题[2]。随着CFD技术的日益发展,能够对管道机器人在管道内工作状态进行仿真,减少搭建试验测试平台的成本,并缩短了管道机器...  (本文共4页) 阅读全文>>

《机械工程与自动化》2015年06期
机械工程与自动化

基于AT89S52的机器人驱动系统研制

櫜江苏省职业技术教育学会2015~2016年度职业教育研究立项课题(XHXS2015017)0引言近年来,将成熟的单片机技术应用于机器人控制系统一直是个研究热点,这样既可以降低开发难度,又可以缩短开发周期。本文设计研制的这款机器人驱动系统,就以AT89S52单片机为核心,由它控制驱动轮动作,调速采用PWM算法。该驱动系统开发难度低、可操作性强,而机器人本体则是江苏省职业教育创新大赛获奖作品1驱动系统总体设计基于AT89S52单片机的机器人驱动系统结构框图如图1所示。该系统采用三轮结构,其中左前轮和右前轮为驱动轮,后轮为支撑轮。系统主要由AT89S52单片机控制模块、红外遥控指令接收模块、左右直流电机驱动模块、LED/LCD状态显示模块和电源模块组成。图1机器人驱动系统结构框图机器人运行时,电源模块启动,将机器人供电电压分为9V直流电机驱动电压和5V单片机控制电压;遥控模块负责接收红外遥控器信号,并将信号处理后传输给单片机;AT8...  (本文共3页) 阅读全文>>