水液压驱动水下机械臂三维螺旋软作动器的变形特性

Soft robotics Pub Date : 2024-06-01 Epub Date: 2023-11-22 DOI:10.1089/soro.2023.0085
Songlin Nie, Linfeng Huo, Hui Ji, Shuang Nie, Pengwang Gao, Hanyu Li
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摘要

仿生软机器人的出现导致了对仿生软致动端需求的增加。本研究以大象鼻子的缠绕作用为灵感,提出了一种三维螺旋水液压软执行器(3D-SWHSA),提供了一种更有针对性的软执行器捕获方法。3D-SWHSA由多个弯曲和扭转单元(batu)组成,这些单元在受压后会产生缠绕变形。利用虚功原理,结合Yeoh三阶模型,建立了绕线预测模型,通过有限元仿真研究了不同结构参数下batu的弯曲和扭转特性。在选择了3D-SWHSA的最佳结构参数集之后,采用有限元分析对其弯曲和变形能力进行了模拟,并随后进行了实验验证。为了验证其灵活性,适应性和生物相容性,在空气和水下环境中进行了成功的捕获实验。海底生物,包括海星、海参等外表柔软的生物,以及海螺、螃蟹等硬壳生物,也可以无害地捕获。当单个3D-SWHSA不足以捕获重心不稳定的物体或超过捕获范围时,可以使用双3D-SWHSA进行协同缠绕。这项研究肯定了3D-SWHSA在各种海洋应用中的巨大潜力,包括但不限于海洋勘探、捕鱼和作业。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Deformation Characteristics of Three-Dimensional Spiral Soft Actuator Driven by Water Hydraulics for Underwater Manipulator.
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