摘要：根据仿生学原理,仿照人手外形设计了气动柔性五指机械手。该机械手手指结构采用模块化设计,由自主研制的气动单向弯曲关节和多向弯曲关节通过连接盘串联组合而成。在建立的机械手气动实验平台上,完成机械手的抓取实验。结果证明该机械手动作灵活,具有较好的物形适应性,可以抓取球体、圆柱体和长方体等多种形状的物体。

摘要：分析哺乳动物骨骼肌构成和驱动机理,模拟骨骼肌肌小节驱动特性及空间串并联阵列结构,设计类肌小节直线电磁驱动器串并联阵列人工肌肉。利用Solidworks建立类肌小节直线电磁驱动器样机模型,应用Ansoft Maxwell对类肌小节直线驱动器样机进行电磁分析,确定类肌小节直线电磁驱动器参数。样机测试有加速度大、能量密度高等优势。

摘要：针对康复机器人本体柔顺性差的问题,提出了一种新型的聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)凝胶基人工肌肉,将其作为康复机器人柔性关节致动器,期望实现类人动作。介绍了PVDF凝胶制备和电致变形机制,并由此设计了具备收缩和伸张功能的单体肌肉,进而将多个单体肌肉上下串联,组合构成层级人工肌肉;基于康复机器人柔性关节3层级人工肌肉,辨识其驱动数学模型,并进行了仿真与实验。结果表明,该人工肌肉能够有效地实现位置控制,具备电致收缩和扩张能力,作为致动器应用于柔性关节是可行的。

摘要：离子聚合物-金属复合物材料(ionic polymer-metal composite,IPMC)是一种人工肌肉材料,作为一种新型执行器非常适用于仿生机器人的开发。使用分数阶控制器可以提高对动态系统的控制能力。为了说明分数阶控制的优越性,并对拟合精度高的IPMC分数阶模型设计最优分数阶控制器。首先针对IPMC驱动器的分数阶模型分别设计了整数阶PID控制器和最优分数阶PIlDm控制器。然后,比较分析控制效果可见分数阶控制的上升时间更快,超调量更小,证明了应用分数阶控制方法可以使得被控系统的性能得到明显改善。最后,针对分数阶控制器的各个参数的变化对系统的影响做了详细的分析,故而可以选择最优参数实现分数阶最优控制。

摘要：针对传统机器人关节难以满足现代机器人越来越高的性能需要,根据仿生学原理,模拟生物体结构设计了人工肌肉驱动的仿生膝关节。为了使仿生膝关节在要求的运动范围内有最优的有效力传动性能,建立了该仿生膝关节传动角的多变量非线性数学优化模型,对其仿生结构进行了结构优化。通过仿真对比分析,优化后的结构比优化前的结构在有效力传动性能方面有了较大提高。本文为仿生关节的设计及优化提供了一种新的思路。

摘要：以生物学蚱蜢的腿部构造为基础,建立仿蚱蜢腿部跳跃机器人杆件模型,模仿蝗虫后腿结构,设计了仿蚱蜢跳跃机器人弹跳腿,利用人工肌肉收缩拉动三连杆快速摆动实现起跳。建立了弹跳机构的动力学模型,用ADAMS进行仿真,结果显示了弹跳腿在高爆发高输出方面的可行性。

摘要：响应型水凝胶在软湿驱动器、人工肌肉、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。水凝胶驱动器一般由响应型水凝胶制备,具有不对称构筑结构,在电、热、光、pH等刺激作用下,会发生体积或形状变化。通过对器件结构进行精确设计,可实现简单的抓取、释放、行走等动作,但耗时长(一般需要数分钟至数小时)。与工业中常见的电机驱动、液压驱动、气压驱动相比,如何提高水凝胶驱动器驱动能量转化效率、提高驱动速度,是水凝胶驱动器领域亟待解决的关键问题。