软体机器人

软体机器人简介副标题你也许想问想法源于何处功能如何实现还有其他形式的吗以后发展方向我能不能也做一个背景介绍软体机器人定义软体机器人结构形式驱动方式国内外研究实例未来挑战如何自制大纲背景介绍传统机器人、刚性模块、运动精确结构、刚性环境适应性比较差，在狭窄空间内的运动受到限制，无法通过尺寸小于机器人尺寸或者形状复杂的通道，这些缺点制约了刚性机器人在某些领域的应用，如军事侦察时处于隐蔽性希望侦察机器人能钻过墙缝、门缝等尺寸小，形状负载的通道；矿难、震灾救援中要求机器人能够深入分许进行探测；科学探测时时常要求机器人进入开口狭窄的空间等。背景介绍所以为了提高机器人的柔性，研究者为其在家更多的自由度，形成超冗余度机器人，使其具有一定的连续变形能力，例如蛇形机器人、仿象鼻机器人等，但其零部件仍然是刚体，不能改变自身尺寸。软体机器人是综合了材料学与机器人学。背景介绍软体机器人模仿自然界中的软体动物，由承受大应变的柔软材料制成，具有无限多自由度和连续变形能力，可在大范围内任意改变自身形状和尺寸。由于对压力的低阻抗，软体机器人对环境具有更好的适应性等优点。各种机器人特性对比刚体离散冗余度软体自由度少多无限多驱动器少，离散多，离散连续材料金属、塑料金属，塑料橡胶，SMA，电活性聚合物精确度非常高高低承载能力高较低低安全性低低高灵活性低高高工作环境结构化环境结构化&非结构化结构化&非结构化与障碍物相容性无好最好可控性容易中等难路径规划容易较难难定位检测容易较难难来源：软体机器人研究现状综述软体机器人结构形式结构形式静水骨骼结构肌肉性静水骨骼结构其他结构驱动方式驱动方式物理驱动化学驱动国内研究实例浙江大学刘伟庭、方向生等人研制的仿生“蚯蚓”机器人。仿照蚯蚓波浪式运动机制，通过SMA，设计出了执行器，并且将若干执行器串联起来，通过执行器的动作循环模仿，实现了波浪式运动。结构形式：静水骨骼结构驱动方式：物理驱动国外研究实例哈佛大学GeorgeM.Whtesides实验室研制出的软体机器人，结构是由硅橡胶制成，通过往机器人内部输入压缩空气来控制四肢的膨胀和压缩从而实现行走、爬行、滑行等步态，其行进速度是0.5cm每秒。其第二代则在本体上已有驱动装置，无需外部气源。并且负重能力得到提高，运动时可以负载3.4Kg，静态时可以负载8KG。结构形式：肌肉性静水骨骼结构驱动方式：物理驱动图片来源：SoftRobotics/WhitesidesResearchGroup/Harvard未来挑战设计多学科：材料、化学、微机电、液压、控制，且每个学科里都要尚未解决的问题；依赖新型材料，在应力、应变、响应速度、寿命等都要缺陷、商业化水平低，不能满足软体机器人的需要设计方法不成熟，平衡灵活性、承载能力和可靠性指标还存在问题，为此需要建立精确物理模型，但这需要流体力学、运动学、动力学、电子力学、热力学、化学动力学的同步分析如何自制！！！SoftRoboticsDesignCompetition2015结束静水骨骼结构结构：肌肉构成封闭腔，内部充满体液原理：当肌肉在某一方向收缩时，必然在其他方向伸长原型：蠕虫、海葵、毛毛虫比喻：水气球肌肉性静水骨骼结构结构：没有封闭的流体腔，不同方向排列的肌肉纤维构成原理：当横肌收缩时身体纵向伸展；当纵肌收缩时，身体横向伸展，体积保持不变。原型：动物舌头、大象鼻子、章鱼触手其他结构气动运动链图片来源：图片来源：~hirai/images/softrobot/softrobot-210x210.jpg蠕动跳跃软体机器人图片来源：软体机器人研究现状综述气动运动链：=Chembots_project蠕动跳跃机器人：~hirai/research/softrobot-e.htmlB-Z反应：=g3JbDybzYqk&feature=relatedEAP材料:(软体机器人)：:相关网站物理驱动属性EAPSMA气动应变300%＜8%-驱动力p/Mpa0.1~40200-反应速度微秒~分钟毫秒~分钟-驱动电压10~150V/μm(电子型)5V-功率毫瓦瓦-脆性弹性弹性-优点响应速度快功率密度高，驱动力大反应速度快，功率密度高缺点承载能力差；电子型EAP驱动电压高；离子型EAP需要湿润环境效率低，响应速度较低，易老化难以小型化，需要外置空气压缩机来源：软体机器人研究现状综述化学驱动来源：来源：化学驱动图片来源：NovelSelf-OscillatingPolymerActuatorsforSoftrobot