摘要：折纸结构具有变形能力强和组装简易等优点,在软体机器人设计中有着广泛的应用前景。基于吉村折纸结构出色的弯曲变形性能,提出了一种多自由度翻转软体机器人。首先,设计了由气动肌肉和吉村折纸结构组成的气动折纸驱动器,通过分析驱动器的弯曲性能优化了气动肌肉节数。然后,基于模块化和集成化的设计理念,搭建了由双气动折纸胞体组成的翻转机器人样机。建立了机器人的运动学模型,并提出了二维平面坐标系下的翻转机器人轨迹规划理论,分析了直行、侧行、弓字和口字四种周期性运动步态以及直线、圆弧对应的插补运动轨迹。最后,实验测试结果表明,机器人具有良好的运动性能,在水平面内成功验证了四种基本运动步态和轨迹插补运动,其最大直行运动速度可达77.19 mm/s,且能实现在30°斜坡面上的单向翻转爬坡,并具备非连续及过渡表面运动能力。

摘要：电活性双稳态机构兼具电活性材料的仿人工肌肉快速电致变形能力及双稳态机构在两个位置上精准定位的特性,是新一代具有主动响应能力的机械机构,在航空航天、医疗康复、生物仿生等机器人领域中具有重要的应用前景。综述梳理和分析近十五年内电活性双稳态机构的研究成果,按照运动方式可分成面内运动与离面运动,按照结构设计可分成一体化与非一体化。通过增加额外的机械机构,可将电活性双稳态扩展为三稳态,将静态驱动扩展为动态谐振驱动。基于电活性双稳态机构的软体机器人具有更精准的位移输出和更迅速的运动响应,可实现多物体的自适应抓取、仿生弹舌驱动,变刚度等功能,以及发展具有在陆地、水下和空中的运动的柔性软体机器人。目前的电活性双稳态机构在设计方法、控制机制、稳态状态调控、制造技术中存在诸多前沿问题,需要机械、力学、材料等多学科知识的交叉融合。

摘要：为实现面向酿造工艺流程的智能天车主梁轻量化设计,本文首先根据天车实际运行工况得到主梁基本结构的参数,采用SolidWorks建立主梁三维模型,利用ANSYS Workbench对主梁在5种不同工况下进行静力学分析;其次在静力学分析基础上,采用变密度法对主梁进行拓扑优化设计,并对新型主梁进行静力学分析,验证了新结构的可行性;研究结果表明,优化后的主梁不仅满足强度刚度的要求,而且主梁质量减轻约11%,腹板质量减轻约23%,优化效果显著。