软体机器人研究现状综述

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1、第48卷第3期机械工程学报Vol.48No.32012年2月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGFeb.2012DOI：10.3901/JME.2012.03.025*软体机器人研究现状综述曹玉君尚建忠梁科山范大鹏马东玺唐力(国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073)摘要：软体机器人由柔韧性材料制成，可在大范围内任意改变自身形状、尺寸在侦察、探测、救援及医疗等领域都有广阔的应用前景。综述软体机器人结构类型、驱动方式、物理建模技术和加工制造方法等问题。其结构模仿生物的静水骨骼结构和肌肉性静水骨骼结构，采用形状记忆合金、气动、电活性聚合物

2、等物理驱动方式或将化学能转化为机械能的化学驱动方式。软体机器人建模困难，主要采用试验分析或使用超冗余度机器人建模方法近似研究。制造中的问题包括柔性本体制造、柔性致动器制造以及可伸展电路的制造，采用形状沉积、激光压印、智能微结构等新型制造工艺。软体机器人是一种全新的机器人，对它的研究刚刚起步，涉及材料科学、化学、微机电、液压、控制等多学科，从材料、设计、加工、传感到控制、使用均存在着一系列问题需要继续研究。关键词：软体机器人化学机器人形状记忆合金电活性聚合物可伸展电路中图分类号：TP24ReviewofSoft-bodiedRobotsCAOYujunSHANGJianz

3、hongLIANGKeshanFANDapengMADongxiTANGLi(SchoolofMechatronicsEngineeringandAutomation,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073)Abstract：Beingmadeofflexilematerials,soft-bodiedrobotscanchangetheirsizeandshapeinlargerange,andhavewidepotentialapplicationsindetection,exploration,su

4、ccorandmedicine.Theresearchesonconfiguration,actuator,modelingandmanufacturingprocessesforsoft-bodiedrobotsaresummarized.Soft-bodiedrobotshavebeendesignedandbuiltbasedonhydrostatskeletonsormuscularhydrostatsinspiredbybiology.Theactuatorsutilizedinthemincludephysicalactuators,i.e.shapemem

5、oryalloys,pneumaticactuator,electroactivepolymers,aswellaschemicalactuatorswhichtransformchemicalenergyintomechanicalenergy.Themechanicalmodelsofsoft-bodiedrobotsarecomplicatedowingtobothmaterialandgeometricnonlinearities,sotheyaremainlydescribedapproximatelybymodelingmethodsofhyper-redu

6、ndantrobotsorexperimentation.Processesaredividedintothreecategories:softrobotbodyfabrication,actuatorsforsoftrobotsandstretchableelectronics.Variousnewmanufacturingprocessescanbeappliedtosoft-bodiedrobotfabrication,suchasshapedepositionmanufacturing,laserimagingandsmartcompositemicrostru

7、ctureetc.Inconclusion,soft-bodiedrobotsareatypeofnewrobot,andresearchonitisonlyontheinitialstage,involvingmulti-disciplinessuchasmaterialscience,chemistry,MEMS,hydraulic,controlengineeringetc.Awholelotofproblemsinmaterial,design,manufacture,sensor,controlaswellasapplicati