微流體壓力&真空泵OB1 MK3+用于軟體機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制
軟體機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展的領(lǐng)域,它依賴于模仿自然界中存在的軟體的運(yùn)動(dòng)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。在復(fù)雜環(huán)境中可以移動(dòng)的“軟體”中,蚯蚓,蛇,幼蟲,章魚和鰻魚呈現(xiàn)了多種不同的策略,我們從這些策略中汲取了很多靈感。
軟體機(jī)器人主要由易于變形的物質(zhì)例如流體,凝膠和彈性體組成,其能夠與環(huán)境材料相匹配。順應(yīng)性匹配的原則是指相互接觸的材料應(yīng)具有相似的機(jī)械剛度,以便均勻地分布內(nèi)部載荷并Z小化降低界面應(yīng)力集中。但是,該原理不適用于剛性機(jī)器人(E
= 10^9 Pa)與軟質(zhì)材料(E = 10^2-10^6
Pa)相互作用,從而導(dǎo)致?lián)p壞或機(jī)械固定(其中E是楊氏模量,它可以衡量固體材料的剛度)。這些與軟質(zhì)材料的相互作用被廣泛傳播,例如與天然皮膚,肌肉組織,脆弱的內(nèi)部器官,還有生物,生物功能的人工復(fù)制等……由于機(jī)械順應(yīng)性的這種顯著失配,很容易得出一個(gè)結(jié)論是:剛性機(jī)器人不適合人類親密互動(dòng),甚至?xí)斐晌kU(xiǎn)。因此,需要一種與自然界中存在的材料和生物的彈性及流變特性相匹配的機(jī)器人,而這正是軟體機(jī)器人可以提供解決方案的地方。
設(shè)計(jì)軟體機(jī)器人需要在機(jī)械,電源和控制方面采用全新的模型。但是,重新思考材料,設(shè)計(jì)策略和制造技術(shù)應(yīng)該會(huì)在許多領(lǐng)域如YL保健,人類援助,領(lǐng)域探索等中以宏觀和微觀尺度開辟軟性機(jī)器人技術(shù)的新領(lǐng)域。
軟體機(jī)器人當(dāng)前有幾種致動(dòng)模式如燃燒驅(qū)動(dòng)致動(dòng)、光敏致動(dòng)和氣動(dòng)網(wǎng)絡(luò)致動(dòng)。其中,氣動(dòng)網(wǎng)絡(luò)致動(dòng)模式目前大多數(shù)軟體機(jī)器人采用的驅(qū)動(dòng)模式。
氣動(dòng)網(wǎng)絡(luò)致動(dòng)(Pneumatic
Networks actuators,
PneuNets)是Z常見(jiàn)的軟體機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模式,驅(qū)動(dòng)器由軟材料,彈性體組成,在其中加壓流體可以在一系列通道和腔室內(nèi)流動(dòng)。
當(dāng)這些腔室受壓時(shí),受限的流體會(huì)從材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力,導(dǎo)致材料產(chǎn)生應(yīng)變,變形,并使致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)調(diào)節(jié)嵌入式腔室的幾何形狀及其壁的材料屬性,人們可以控制此運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。
通常,流體彈性體機(jī)器人的每個(gè)部分都會(huì)彎曲,而這種彎曲是由于材料應(yīng)變引起的。
如果機(jī)器人由單個(gè)均質(zhì)的彈性體組成,則大多數(shù)膨脹將發(fā)生在Z薄的結(jié)構(gòu)上,因此機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)將取決于微流體回路的幾何形狀。 但是,具有不同彈性行為的材料也可以用于對(duì)致動(dòng)器行為的進(jìn)一步控制。
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