在生物灵感软关节中基于Pneu-HTP的挤出驱动
Ming Xu1, Jin Ma1, Jindong Zhao1
1School of Mechanical Engineering, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, People's Republic of China.
Bioinspiration & biomimetics
|June 2, 2023
概括
一个新的软关节执行器模仿蜘蛛腿使用气压. 这种新的设计,灵感来自蜘蛛腿机械,准确地模拟了软机器人的挤出驱动.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
背景情况:
- 传统的机器人关节往往缺乏生物系统的合规性和灵巧性.
- 蜘蛛腿关节提供了一个独特的模型,用于生物灵感的软执行.
- 气动执行器为软机器人应用提供了固有的安全性和适应性.
研究的目的:
- 设计和建模一种新的气动软关节执行器,其灵感来源于蜘蛛腿机制.
- 开发基于气动超弹性薄板 (Pneu-HTP) 的挤出驱动的数学模型.
- 通过有限元素分析 (FEA) 模拟和实验测试来验证拟议的模型.
主要方法:
- 一个新的气动软关节驱动器是基于蜘蛛腿关节结构和驱动的设计.
- 提出了一种使用气动超弹性薄板 (Pneu-HTPs) 的建模方法,用于挤出驱动.
- 获得了平行和角挤出驱动的数学模型.
- 进行了FEA模拟和实验测试,以评估模型准确性.
主要成果:
- 拟议的Pneu-HTP模型在并行挤压操作方面表现出高精度,平均相对误差为9.27%,适合性>99%.
- 对于角挤出驱动,该模型实现了12.5%的平均相对误差和> 99%的合适度.
- 模型预测的驱动力与平行和旋转挤压的FEA模拟结果非常相匹配.
结论:
- 开发的基于Pneu-HTP的建模方法准确地预测了气动软关节执行器的行为.
- 这种方法提供了一个有希望和可靠的技术,用于精确建模软机器人中的挤出驱动.
- 生物灵感设计为开发更复杂,更适应的软机器人系统提供了基础.
