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SMA丝驱动的仿象鼻柔性机械手的研究 被引量：7
1
作者 李健 熊锋 +1 位作者 史佳俊 熊美芳 《微特电机》 北大核心 2014年第9期10-14,24,共6页
基于对传统的柔性机械手的研究,模仿象鼻抓取物体的过程,以形状记忆合金丝为驱动材料,研制了一种仿象鼻柔性机械手。建立了柔性机械手的力学模型,设计了控制部分电路,并进行性能测试和数据分析,得到了通电电压、PWM占空比与通电时间对... 基于对传统的柔性机械手的研究,模仿象鼻抓取物体的过程,以形状记忆合金丝为驱动材料,研制了一种仿象鼻柔性机械手。建立了柔性机械手的力学模型,设计了控制部分电路,并进行性能测试和数据分析,得到了通电电压、PWM占空比与通电时间对柔性机械手弯曲角度的影响。实验结果证明:仿象鼻机械手动作灵活,呈柔性,可控制仿象鼻机械手的弯曲角度与方向,实现对物体的抓取。 展开更多
关键词 仿生象鼻 形状记忆合金丝 柔性机械手
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一种流体驱动式模块化软体仿生象鼻关节变刚度结构设计及仿真分析 被引量：7
2
作者 刘思远 张京涛 +2 位作者 王杰 邓亦杰 辛闯庭 《液压与气动》 北大核心 2022年第5期152-158,共7页
在兼顾软体抓持装置顺应性的前提下,为进一步提升其承载能力,提出一种采用磁流变液变刚度控制的流体驱动式模块化软体仿生象鼻机构。建立了仿生象鼻关节变形量和刚度理论数学模型;利用有限元分析方法基于Yeoh模型对不同结构参数的仿生... 在兼顾软体抓持装置顺应性的前提下,为进一步提升其承载能力,提出一种采用磁流变液变刚度控制的流体驱动式模块化软体仿生象鼻机构。建立了仿生象鼻关节变形量和刚度理论数学模型;利用有限元分析方法基于Yeoh模型对不同结构参数的仿生象鼻关节进行了变形仿真分析,在相同压力下优选出了变形量最大的模型结构和确定了最佳输入气体压力值;对关节变形后两端电磁铁的叠加磁场分布进行了有限元仿真,通过分析磁场分布均匀性初步确定了两端电磁铁形成磁场的最佳距离即关节长度;最后对不同长度关节进行了变形仿真分析,综合考虑磁场分布均匀性和变形量,通过两者的最优组合确定最终关节长度,验证了仿生象鼻的多自由度变形和可变刚度特性。 展开更多
关键词 软体仿生象鼻关节 磁流变液 变刚度 模块化 变形
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具有2DOF铰接式躯干的仿猎豹四足奔跑机器人 被引量：10
3
作者 王琪 张秀丽 +2 位作者 江磊 黄森威 姚燕安 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期257-266,共10页
为了探索脊柱运动对腿运动的增强机理,设计了具有2自由度铰接式躯干的仿猎豹四足奔跑机器人。对带腾空相的跳跃(bound)步态奔跑运动的力学过程进行描述,采用阻尼型弹性负载倒立摆(D-SLIP)模型建立了四足机器人动力学模型。依据猎豹的奔... 为了探索脊柱运动对腿运动的增强机理,设计了具有2自由度铰接式躯干的仿猎豹四足奔跑机器人。对带腾空相的跳跃(bound)步态奔跑运动的力学过程进行描述,采用阻尼型弹性负载倒立摆(D-SLIP)模型建立了四足机器人动力学模型。依据猎豹的奔跑运动模式,对四足机器人脊柱关节与腿关节的耦合运动进行了轨迹规划。提出一种改进的粒子群优化(PSO)算法,解决了机器人脊柱关节驱动机构尺寸和运动轨迹控制参数之间目标互斥的嵌套优化问题。对四足机器人跳跃奔跑运动进行动力学仿真,结果表明:脊柱与腿的协调运动可以增大奔跑步幅,使机器人产生腾空相,从而提高机器人的奔跑速度。 展开更多
关键词 四足机器人 铰接式躯干 仿生 动力学 粒子群优化
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一种面向航天需求的仿生柔性机械臂的设计 被引量：5
4
作者 于仕泽 王周义 +3 位作者 戴振东 王炳诚 谷雨 宗卫佳 《机械制造与自动化》 2020年第1期134-137,共4页
针对航天器舱内环境的障避实际需求,基于自然界象鼻的内部肌肉结构分布特点,设计一种多冗余自由度仿生柔性机械臂。该机械臂由8个柔性关节组成,每个柔性关节具有3个自由度,相比传统机械臂,具有结构紧凑、刚度较高、运动灵活、操作空间... 针对航天器舱内环境的障避实际需求,基于自然界象鼻的内部肌肉结构分布特点,设计一种多冗余自由度仿生柔性机械臂。该机械臂由8个柔性关节组成,每个柔性关节具有3个自由度,相比传统机械臂,具有结构紧凑、刚度较高、运动灵活、操作空间广泛等特点。针对所提出的单个柔性关节与多个关节组成的仿生柔性机械臂进行运动学建模分析。利用制作的仿生柔性机械臂,进行航天避障任务试验,验证了该机械臂结构的可行性。 展开更多
关键词 航天器 仿生柔性机械臂 柔性关节 象鼻 仿生 运动学建模
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枝节木材结构与性能研究进展
5
作者 邓丽萍 周贤武 +3 位作者 吕建雄 王玉荣 任海青 赵荣军 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期149-156,共8页
枝节是指枝条、在树干肥大生长过程中枝条基部被卷入树干木质部的节以及树干上枝条去掉后形成的节疤,是树木结构与功能的重要组成部分;但由于枝节木材对产品性能产生的不利影响,其研究与利用受到限制。随着仿生学的发展,枝节木材以其复... 枝节是指枝条、在树干肥大生长过程中枝条基部被卷入树干木质部的节以及树干上枝条去掉后形成的节疤,是树木结构与功能的重要组成部分;但由于枝节木材对产品性能产生的不利影响,其研究与利用受到限制。随着仿生学的发展,枝节木材以其复杂而有序的组织构造、连接方式及高强韧、耐腐朽等特性,作为一种特殊结构材料逐渐引起国内外学者的关注。众多研究表明,枝节木材天然形成的组织构造和连接方式具有许多人工材料无法企及的优势,加强枝节木材结构与性能研究,既有望打破其以往利用受限的境地而开拓全新的应用领域,又可为研发高性能的新型仿生材料提供有益启发和科学依据。本研究从枝节木材的构造、化学抽提物、物理性质和力学性质4方面概述枝节木材结构与性能的研究现状。首先分别阐述枝节木材在宏观观测水平下的构造特征以及枝节木材构造随外界环境变化做出自适应性调整的智能性表现;其次围绕节疤中化学抽提物对树木的保护功效,重点从节疤化学抽提物对树木防腐和树木自然整枝2方面的影响效果进行归纳;然后总结枝节木材与树木干材在密度、干缩性等物理性质及变化规律方面的比较研究;最后阐述枝节木材的力学性质与材料基质、构造排布和功能特性间的相关关系及其应力均布特性的相关研究。同时,本研究还阐述与枝节木材相关的工程材料及结构的仿生实例,以及枝节木材相关研究对仿生设计的一些启示。鉴于枝节部位木材的特殊性及其研究的复杂性,目前人们对枝节木材结构与性能的认识相对薄弱,关于枝节木材细胞水平的精细构造、主要化学成分及各项物理和力学性质等方面的研究报道相对较少且未深入全面。基于此,本研究在前人对枝节木材结构与性能研究现状的基础上提出几点建议:加强对枝节木材宏观和微观各层次构造特性及其在不同生长状态下的调节变化机制研究;探究纤维素、半纤维素、木质素及抽提物等化学成分在枝节木材中的含量和微区分布并探明化学成分配置情况与枝节木材韧性、连接强度等性质的相关关系;开展枝节部位木材密度、水分等物理量的变化规律及其内因的研究;阐明枝节木材精细结构参数对其物理力学性质的影响机制,构建枝节木材精细构造、化学组成等结构参数与物理力学性质的数学模型。 展开更多
关键词 枝节 木材 结构 性能 仿生学
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仿象鼻绳驱连续型机械臂结构设计及运动学分析 被引量：1
6
作者 冯家琪 全伟才 +3 位作者 赵建豪 许靖伟 唐炫铭 刘博 《机械工程与自动化》 2023年第6期1-3,共3页
机械臂在水下探测与资源开发中起着至关重要的作用,针对传统刚性机械臂体积大和复杂狭窄环境通过能力差的问题,设计了一种仿象鼻连续型机械臂。基于坐标变换法构建了机械臂的运动学模型,完成正逆运动学求解,对机械臂单关节、多关节进行... 机械臂在水下探测与资源开发中起着至关重要的作用,针对传统刚性机械臂体积大和复杂狭窄环境通过能力差的问题,设计了一种仿象鼻连续型机械臂。基于坐标变换法构建了机械臂的运动学模型,完成正逆运动学求解,对机械臂单关节、多关节进行仿真分析,结果表明机械臂具有较高的柔顺性及灵活性。 展开更多
关键词 仿象鼻绳驱连续型机械臂 运动学分析 结构设计
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基于树干支结构的飞机天窗骨架仿生优化设计
7
作者 陈双 许鸿杰 +1 位作者 刘红军 史晓辉 《机械设计》 CSCD 北大核心 2023年第7期77-83,共7页
为了减小天窗骨架的设计质量,采用变密度法自动计算天窗骨架模型的传力路径,比较天窗骨架和树干支在功能、结构及载荷方面的相似性。借鉴树干支的结构特征,对天窗骨架的传力模型进行几何重构,得出天窗骨架基于树干支的仿生结构。通过建... 为了减小天窗骨架的设计质量,采用变密度法自动计算天窗骨架模型的传力路径,比较天窗骨架和树干支在功能、结构及载荷方面的相似性。借鉴树干支的结构特征,对天窗骨架的传力模型进行几何重构,得出天窗骨架基于树干支的仿生结构。通过建立原始设计与仿生结构的有限元模型,计算并比较原始设计及仿生结构在模态、载荷下的力学性能。仿生结构的前两阶模态频率比原始设计的高,在抵抗风载方面优于原始设计,总体质量比原始设计的减小约16%,比刚度及比强度也得到了提高。仿生结构与树干支结构的传力路径及结构特征基本一致,参考树干支结构对天窗骨架进行仿生设计,可以实现结构的更大效能与材料的优化分布。 展开更多
关键词 树干支结构 天窗骨架 轻量化设计 仿生结构 材料分布
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