一种用于仿生机器人的三维柔性器官单元结构
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-05-05 12:52:05
本实用新型公开了一种用于仿生机器人的三维柔性器官单元结构,包括至少两个固定平台,相邻固定平台之间由一普通弹性体和若干形状记忆合金弹性体连接,其中普通弹性体位于中心,各形状记忆合金弹性体围绕普通弹性体呈圆周间隔布局设置;每个固定平台朝外呈辐射状分布设有若干形状记忆合金条,每个形状记忆合金条的两侧各设置有曲折状的支撑条,支撑条的两端分别于形状记忆合金条的首尾两头连接,支撑条上的内侧各折叠处与形状记忆合金条之间留有间隙。本实用新型设计的基本单元,其不仅可实现轴向伸长,又能轴向收缩,且结构刚度可变,具有很好的负载能力,可用于在横肌-纵肌耦合致动下柔性器官机器人本体伸长及刚度变化时的运动学、动力学研究。
本实用新型涉及一种仿生机器人,具体为一种用于仿生机器人的三维柔性器官单元结构。本实用新型设计了一种用于仿生机器人的三维柔性器官单元结构,其为构成仿生柔性器官的基本单元,其不仅可实现轴向伸长,又能轴向收缩,且结构刚度可变,具有很好的负载能力,可用于在横肌 - 纵肌耦合致动下柔性器官机器人本体伸长及刚度变化时的运动学、动力学研究。
带柔性器官的动物有很多,如章鱼的腕足、大象的鼻子等,其由一种称为肌肉性静水骨骼(Muscular-hydrostats)的三维肌肉阵列来支撑和驱动,其柔性器官可实现极其灵活的动作,在实际中可用于行走或缠绕捕食。 因此,仿照柔性器官的生理结构以及运动机理,研制出具有柔性器官的仿生机器人,使其不但在水下和陆地复杂环境中均具有高效、灵活、隐蔽的运动能力,还可以充当机械臂对目标进行抓取、拖曳等操作,可成为资源勘探、排险救援和军事侦察等领域的解决方案,具有较高的应用前景
何建慧,博士,二级研究员,博士研究生导师,乌克兰工程院外籍院士,英国皇家化学会会士,享受国务院政府特殊津贴。获省市自然科学(政府奖)奖4项、中国颗粒学会优秀青年科学家奖、中国产学研合作促进会创新奖、国际先进材料学会奖章等。主要从事无机非金属半导体低维材料的可控合成、性能及其器件应用基础研究,先后主持承担宁波市顶尖人才科技项目(6800万)1项、国家重点研发计划(973计划)前期研究专项1项、国家自然科学基金6项、浙江省杰出青年科学基金1项等;迄今在PNAS、***、***、***、***、***等发表SCI收录论文209篇(第一和通讯作者147篇,IF>10的40篇,IF>6的101篇,SCI一区top期刊封面论文12篇);授权国家发明专利96件;应邀撰写国际学术专著1部、专著章节2部。
本实用新型单元结构中各固定平台之间通过普通弹性体和若干形状记忆合金弹性体连接,可为两者间提供很好的负载性能。同时通过形状记忆合金弹性体的伸缩变形,可实现基本单元结构的柔性变形,当所有的形状记忆合金弹性体同时伸长或收缩时,可实现结构的轴向伸缩运动,而当其中的某一根形状记忆合金弹性体收缩时,该单元就会朝该侧弯曲 , 可实现单元的弯曲变形。另外,当固定平台上的形状记忆合金条收缩时,底下的由曲折状支撑条构成的菱形结构则会在形状记忆合金条收缩力作用下朝内压缩变形,使整个结构变小瘦身,进而是单元结构紧凑而增强刚度,反之形状记忆合计条的伸长则会使单元结构变大刚性降低。
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