摘要：In the past few decades,robotics research has witnessed an increasingly high interest in miniaturized,intelligent,and integrated *** imperative component of a robot is the actuator that determines its *** traditional rigid drives such as motors and gas engines have shown great prevalence in most macroscale circumstances,the reduction of these drives to the millimeter or even lower scale results in a significant increase in manufacturing difficulty accompanied by a remarkable performance *** robots driven by living cells can be a potential solution to overcome these drawbacks by benefiting from the intrinsic microscale self-assembly of living tissues and high energy efficiency,which,among other unprecedented properties,also feature flexibility,self-repair,and even multiple degrees of *** paper systematically reviews the development of biohybrid ***,the development of biological flexible drivers is introduced while emphasizing on their advantages over traditional ***,up-to-date works regarding biohybrid robots are reviewed in detail from three aspects:biological driving sources,actuator materials,and structures with associated control ***,the potential future applications and major challenges of biohybrid robots are explored.

摘要：Owing to their excellent mechanical flexibility, electrical conductivity, and biocompatibility, conductive hydrogels(CHs) are widely used in the fields of energy and power, and biomedical technology. To arrive at a better understanding of the design methods and development trends of CHs, this paper summarizes and analyzes related research published in recent years. First,we describe the properties and characteristics of CHs. Using Scopus, the world’s largest abstract and citation database, we conducted a quantitative analysis of the related literature from the past 15 years and summarized development trends in the field of CHs. Second, we describe the types of CH network crosslinking and basic functional design methods and summarize the three-dimensional(3D) structure-forming methods and conductive performance tests of CHs. In addition, we introduce applications of CHs in the fields of energy and power, biomedical technology, and others. Lastly, we discuss several problems in current CH research and introduce some prospects for the future development of CHs.

摘要：提出基于构型组合和构型创新的空间探测机器人移动机构设计方法。该方法将轮式空间探测机器人视为由轮系、悬架和车体三类子构型组合而成的多体系统。提出同构组合和异构组合两类设计模式,将空间探测机器人移动机构的创新设计归结为子构型获取和子构型组合,并对两类设计模式进行理论分析,建立计算模型。分析国内外经典空间探测机器人移动机构构型,设计两种轮系构型和两种悬架构型,通过构型提取和构型创新得到4种轮系构型、5种悬架构型和5种车体构型。以四轮、六轮和八轮空间探测机器人为研究对象,采用基于构型组合的设计方法,通过同构组合得到70种新型同构组合空间探测机器人移动机构,通过异构组合得到165种新型异构组合空间探测机器人移动机构。

摘要：为提高伸缩式管道机器人的负载能力,研制一种基于凸轮自锁原理的伸缩式管道机器人,牵引力不受限于某一固定摩擦力,可随外载荷的增大而增大。应用分析力学原理导出单向锁止机构各参数应满足的关系式,并给出可适应管径变化的凸轮轮廓设计方法,计算出移动机构系统的响应时间,提出一套系统的管道机器人设计理论方法。利用提出的设计方法研制试验样机,并在管道中成功进行一系列试验。研究成果提升了伸缩式管道机器人的负载能力与管道适应性,完善了基于自锁原理伸缩式管道机器人的设计理论。

摘要：随着管道机器人应用领域与任务需求的不断增大,机器人设计中存在的问题日益突出,如输出功能相互耦合、定位精度不高以及复杂环境下可靠性低。针对石油水平井对于管道机器人的特殊应用需求,将公理化设计理论应用到机器人系统设计中,创新设计一种基于挠性支撑结构的全液压驱动管道机器人。概述公理化基本原理与设计过程,对全液压驱动管道机器人进行概念设计,完成设计耦合性分析。确定机器人机械系统与液压系统具体结构组成,并分析其工作机理。应用AMESim软件,对机器人运动原理方案进行仿真分析,结果表明:全液压驱动管道机器人可以实现自动往复运动,牵引力可以达到30 kN,运动速度可以达到0.12 m/s;机器人牵引能力与运动速度可以完成单独调节,从而实现解耦设计。

摘要：将模糊可靠性设计应用于波浪补偿系统的差动行星传动装置优化设计,在一般优化设计方法的基础上,建立以波浪补偿系统差动行星传动机构"体积最小"、"径向尺寸最小"、"传动效率最高"、"行星轮轴承温升最小"、"外啮合膜厚比最大"和"外啮合齿根最大滑动率最小"等为分目标的多目标模糊可靠性优化设计数学模型,研究处理多目标优化问题的模糊决策方法以及基于遗传算法的混合离散变量离散化处理方法,得到多目标模糊优化问题的求解方法。结合实例进行分析计算,经对比分析得出模糊可靠性优化设计更接近工程实际的结论。

摘要：针对方案性能评价与优化,提出了基于构型的创新设计方法,建立了轮式空间探测机器人的综合评价与优化模型。基于虚拟样机软件ADMAS12·0和控制仿真软件MATLAB6·5开发了轮式空间探测机器人移动性能综合评价与优化软件,从构型创新、构型组装、方案优化三个层次对轮式空间探测机器人机械系统和控制系统进行综合评价与优化,得到多种优化方案及其优化参数。以双曲柄滑块轮式机器人为研究对象,得到了相对较优的设计参数,从而验证了所提出方法的有效性。

摘要：以解决小型海洋工作平台的能量供给问题为背景,提出一种基于横摇运动的波浪能装置,以箱式浮体结构为例,建立波浪能装置的运动模型和能量模型。采用数值分析的方法,对不同波浪环境、不同结构参数下装置的吸收功率密度、运动响应和能量输出模型的参数进行计算和分析。数值结果表明:基于横摇运动的波浪能装置更加适应在中、高频波浪环境下工作;通过合理设计浮体的稳定性以及对能量输出部分的优化,可实现对波浪能的最大吸收。

摘要：提出一种利用水面浮体和水下浮体相对横摇运动的双浮体波浪能转换装置,目的是为解决小型水下/水面移动设备的能量供给问题。其中,作为波浪能吸收主要载体的水面浮体的设计至关重要。通过建立该装置的数学模型并简化,得到"水面浮体+能量输出装置"模型;对影响简化模型中的关键因素进行讨论,确定以横摇固有频率作为研究重点,并对影响固有频率的因素进行分析,包括重心布置和吃水深度的设计。采用数值分析的方法,研究简化模型在长峰不规则波下的能量吸收情况,并重点讨论吃水深度对所提出的波浪能装置的影响。数值分析表明,水面浮体的吃水深度影响着装置的波浪能吸收能力以及能量输出装置的选择,合理的吃水深度可提高装置的波浪能吸收能力。

摘要：针对复杂的室外地形特征,结合轮式、履带式移动机构的运动优点,提出并研制一种可重构的具有多种运动模式的轮-履复合机器人.该机器人由控制单元、两个相同的可重构车轮、翻转机构和车体组成,具有轮式、履带式、翻转式3种运动模式.轮式工作形态,机器人为两轮机器人,运行速度快,可全方位运动;履带工作状态,机器人可以适应砾石地、沙地、草地等多种复杂地形,具备较强的越障能力;翻转工作状态,履带轮整体翻转,可跨越栏杆等垂直障碍.机器人轮-履转换由车轮内部的并联四连杆机构实现,可根据地面特征选择运行模式,根据障碍类型选择越障方式.在建立运动学和力学模型的基础上,结合数字仿真方法对结构进行了参数化研究,此设计方法优化了转换机构的运动轨迹,降低了对驱动电动机的性能要求,提高了电动机的使用效率.试验表明,机器人可通过调整自身机构以合理的运动模式通过沙地、草地等路面环境,攀越阶梯和栏杆等复杂障碍,具有良好的环境适应性和越障性能,验证了该移动平台系统设计的合理性.