摘要：软体机器人和驱动器因材料的柔韧性,实现了传统刚性机器人难以完成的应用,在复杂和动态环境中的表现尤为突出。由于传统刚性泵的体积、重量和噪音限制了其机动性和柔顺性。因此,本文提出一种三电极静电驱动的软体泵,将内部封装电极的中间层隔膜作为双向回复的可动部件,并进行试验验证。结果表明:该设计不仅提升了泵的性能和效率,而且提高了与软体机器人的连接适应性。

摘要：软体机器人在非结构化环境作业任务中极具潜力,但其驱动-结构一体化特性令结构设计问题颇具挑战性。相较于经验设计和仿生设计思路,拓扑优化方法从数学上实现了结构严密演化,可为设计问题提供新思路。本文聚焦于软体机器人拓扑优化设计的研究进展。首先,对软体机器人的变形行为与力交互特性两类基本设计问题进行简要描述,进而阐述拓扑优化思想以及主要的拓扑优化方法,然后列举各类软体驱动器的典型设计案例,最后系统概述软体机器人拓扑优化设计中存在的挑战与技术难点。

摘要：软体机器人由柔韧性材料制成,可在大范围内任意改变自身形状、尺寸在侦察、探测、救援及医疗等领域都有广阔的应用前景。综述软体机器人结构类型、驱动方式、物理建模技术和加工制造方法等问题。其结构模仿生物的静水骨骼结构和肌肉性静水骨骼结构,采用形状记忆合金、气动、电活性聚合物等物理驱动方式或将化学能转化为机械能的化学驱动方式。软体机器人建模困难,主要采用试验分析或使用超冗余度机器人建模方法近似研究。制造中的问题包括柔性本体制造、柔性致动器制造以及可伸展电路的制造,采用形状沉积、激光压印、智能微结构等新型制造工艺。软体机器人是一种全新的机器人,对它的研究刚刚起步,涉及材料科学、化学、微机电、液压、控制等多学科,从材料、设计、加工、传感到控制、使用均存在着一系列问题需要继续研究。

摘要：软体机器人是一类新型机器人,具有结构柔软度高,环境适应性好,亲和性强,功能多样等特点,有着十分广阔的研究和应用前景.智能材料在软体机器人结构设计及实际应用中扮演了重要的角色,其特殊的驱动机制极大拓展了软体机器人的功能.介绍了软体机器人的发展和研究现状,按其应用场合及功能总结了几种典型的软体机器人.从仿生机理的角度,介绍了蠕虫、弯曲爬行虫、鱼类游动等几类仿生运动机理以及其相应的软体机器人.还按不同驱动类型将软体机器人归纳为气动、形状记忆合金、离子交换聚合物金属复合材料、介电高弹体、响应水凝胶、化学燃烧驱动等类型.介绍了软体机器人的制作方法与工艺,分析了目前软体机器人研究的主要挑战,提出对未来研究的展望.

摘要：作为一种新型柔韧机器人,软体机器人越来越受到人们的重视。如何构建在不可预知环境下的应变能力是软体机器人技术的重点研究目标。针对该问题,提出了一种基于智能驱动传感的半软体机器人运动模式和系统组成,在此基础上设计建立了各运动模块的机构构型,并把执行器机构部件和形状记忆合金驱动器耦合成为整体,建立了机器人各关节的动力学模型和运动学模型,根据模型确定了机器人机构设计以及驱动器设计的关键参数。使用高强度工程塑料加工机器人壳体,采用3D打印柔软外壳和非对称足底,将2类合金丝固联在机器人体内,基于径向基函数(RBF)神经网络和支持度函数形成了最终的控制方案,并进行了前进方向的运动试验,验证了该机器人系统模型的正确性。

摘要：设计和制造了一种多驱动器软体机器人来模拟虎甲幼虫的爬行、转向和咬合运动.其中,软体机器人尾部采用多气囊式软体驱动器,实现了向前运动;软体机器人颈部采用纤维增强弯曲致动器,实现了转向运动;软体机器人头部采用形状记忆合金(SMA)弹簧驱动,实现了咬合运动.最后,模拟虎甲幼虫爬行捕捉小红果进行了实验,结果证明该软体机器人的多驱动器设计可以模拟虎甲幼虫进行复杂运动.

摘要：软体机器人可在大范围内任意改变自身形状与尺寸,对非结构化环境具有极强的适应性,在军事侦察、救援及医疗手术等领域具有广阔的应用前景.本文提出了一种基于离子液凝胶(ionogel,IG)的新型自驱动仿生软体机器人操作手.首先设计了IG软体驱动器,阐述了材料制备原理,在此基础上讨论了软体机器人机构设计方法;然后对IG驱动器变形机理进行深入分析;最后以驱动器为基本变形模块设计了软体操作手.实验结果表明,IG驱动器具有良好的驱动性能,软体操作手在3.5 V直流电压激励下可以抓取105 mg的物体.

摘要：基于复杂刚性结构的传统机器人在狭小多变的空间中活动时,易对机器人本体产生较大磨损与消耗.针对此类问题,本文提出一种新型气动静压软体机器人,降低了机器人通过狭小空间时的阻力,减少运动损耗.在研究海参静水骨骼结构基础上,设计了软体机器人气囊相变结构,分析了气囊充放气的流体静压力学特性,建立驱动力产生的数学模型,从而设计出单单元与双单元控制策略,并利用时间戳BP(反向传播)神经网络对系统的延时时间进行预测,增强内模反馈系统的稳定性.在越障实验与稳定性分析中,加入延时预测后,机器人能在单单元与双单元控制模式下稳定行进,并顺利越过小沟壑,顺利完成六单元翻转的概率从89%提高到96%.

摘要：设计了一种基于膨胀-收缩运动规则的晶格型自重构模块化软体机器人.机器人由多个软体模块组成,每个软体模块由呈正六面体构型的硅胶主体和主从对接面组成.软体模块内部的凸起设计使其具有良好的膨胀性能,主从对接面是由与硅胶主体螺纹连接的铁盘、吸盘式电磁铁组成.基于软体模块体积变化与内部压强的关系式,对软体模块的充气膨胀进行分析,建立了充气气压与软体模块膨胀量之间的映射关系,获得相邻两软体模块连接所需的充气气压.每个软体模块在工作气压为30 kPa的情况下能够膨胀1.5倍,使用电磁铁连接及软体模块的膨胀-收缩运动规则实现相邻两软体模块的对接与分离,多个相邻软体模块的依次对接和分离可以实现模块化软体机器人的自重构.通过软体机器人自重构实验验证机器人自重构的可行性.

摘要：深入分析了为肌腱驱动连续体机器人开发的各种控制器,以作为肌腱驱动连续体机器人领域未来应用的参照.控制策略分为基于模型的控制和无模型控制,其中,基于模型的控制可分为静态控制、动态控制及几何运动学模型控制;而无模型控制是一个相对未知的领域,本文主要从无模型静态控制、无模型动态控制及无模型形状感知控制3个方面进行全面分析.最后,对基于模型和无模型的各种控制策略进行了综合评价,并对该领域未来的研究方向进行了展望.