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JBE | 南航吉爱红团队|软体爬墙机器人

日期: 来源:国际仿生工程学会收集编辑:仿生工程学报

爬墙机器人在执行任务时所面临的移动困难,其中一个主要原因是其脊柱的柔韧性差。为解决这个问题,南京航空航天大学吉爱红研究员带领其团队设计了一个具有每个关节主动弯曲和扭转能力的柔性脊柱。该脊柱利用气动软执行器,通过平衡从空气压力到材料变形所产生的弯曲力矩和扭转力矩,建立了单个执行器在不同压力下的弯曲和扭转模型。其后,研究人员通过有限元模拟和实验测试验证了理论模型,并对单个关节和整个脊柱的弯曲和扭转运动进行了分析建模。结果表明,仿生脊柱可以根据施加在特定腔室上的压力进行所需的变形,且可以有效地产生有序运动,从而提高了爬墙机器人的脊柱灵活性。该成果以题为“Design of an Active Flexible Spine for Wall Climbing Robot Using Pneumatic Soft Actuators”发表在Journal of Bionic Engineering 2023年第2期上。

图1.壁虎脊柱运动的特征:a.C形;b.S形

图2.仿生脊柱结构:a.执行器;b.软接头;c.仿生脊柱

图3.单个执行器模拟:a.弯曲运动;b.扭转运动

图4.单个致动器的理论计算、模拟和实验:a.弯曲角度;b.扭转角

图5.模拟具有三个柔性关节的仿生脊柱变形:a.C形;b .S形;c.扭转

图6.仿生脊柱运动的实验测试:a.C形弯曲;b.S形弯曲;c.扭转

参考文献:Guangming Chen, Tao Lin, Gabriel Lodewijks & Aihong Ji. Design of an Active Flexible Spine for Wall Climbing Robot Using Pneumatic Soft Actuators. Journal of Bionic Engineering,2023,20(2),530-542.

全文链接:https://rdcu.be/c6Oku

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