软体机器人.ppt

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 来源 软体机器人研究现状综述 软体机器人结构形式 静水骨骼结构 肌肉性静水骨骼结构 其他结构 驱动方式 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 https groups csail mit edu drl wiki images thumb 5 56 chembot prototype sensors pcb jpg 450px chembot prototype sensors pcb jpg 图片来源 http www ritsumei ac jp se hirai images softrobot softrobot 210 x210 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 https groups csail mit edu drl wiki index php title Chembots project蠕动跳跃机器人 http www ritsumei ac jp se hirai research softrobot e htmlB Z反应 相关网站 物理驱