【48812】上海交大王皓、陈根良团队提出构建高功能气动柔性机器人新办法

来源：华体会登入页面    发布时间：2024-06-23 15:12:51

　　近来，上海交通大学机械与动力工程学院王皓、陈根良团队在Science Advances上宣布“Soft and lightweight fabric enables powerful and high-range pneumatic actuation”论文，其开发的“根据织物的轻质高强度机器人/机械手”打破了传统柔性机器人和婉性与承载才能彼此限制的瓶颈，经过发挥织物资料柔软且抗拉伸的一起功能，打破现有根据硅橡胶制作柔性机器人的思想惯性，提出具有运动形式可恣意编程的轻质高强度柔性驱动单元。该机器人单元一起具有结构顺应性、交互友爱性以及承载强、质量轻、精度高、作业空间大等长处，将刚性与柔性机器人各自的长处有机结合。陈根良教授与西湖大学工学院姜汉卿教授为本文一起通讯作者，上海交通大学博士毕业生、西湖大学博士后张壮和上海交通大学博士生龙泳舟为一起榜首作者。

　　在当时电、热、光、磁等多种柔性机器人的驱动办法中，气动驱动因其简略、安全的操作特色，以及低成本、易于制作等固有优势，成为了柔性机器人最常用且牢靠的驱动办法。气动柔性机器人大多根据弹性硅胶资料构建，在气动效果下经过硅胶资料拉伸变形完成运动输出。此类规划尽管具有本身结构顺应性而带来的优异的交互性，但也相同导致其运动易受外力搅扰，难以完成承载与高精度运动操控。针对该问题，研讨团队从力学原理动身，从根本上打破现在柔性机器人的固有思想定式，即不选用硅胶软资料，而是根据“柔而抗拉”资料、规划并结构具有多运动形式和高承载才能的气动柔性机器人。

　　该规划发挥织物资料柔软而抗拉伸的一起功能，经过TPU热粘合工艺，构建关闭织物气腔在正压气源效果下，兼具气动软体驱动的和婉性以及好像气压千斤顶般的高承载才能，所制备规范柱形腔体在压强效果下，具有优于类似质量钢管的结构刚度；为进一步使其具有更为丰厚的驱动特性，研讨团队立异性地提出一种根据水溶性内模具的气道构建办法，使得所制备柔性机器人的运动可编程且可提早进行准确的建模剖析。

　　根据上述原理并结合织物资料柔软且易于紧缩等特性，经过奇妙规划，该柔性机器人驱动可完成直线、曲折、改变等多运动形式输出，且运动形式与输出力可根据所构建模型进行精准预估，从而完成根据模型的几许参数规划。该柔性机器人驱动还可完成运动形式串联和并联：因为内模具可进行恣意规划，多种运动形式可根据实践的需求，分段出现于单一驱动单元；一起因为织物资料柔软且易于紧缩，具有多种不同运动形式的腔体可经过层压的办法集成于同一驱动单元，从而完成单驱动单元多运动形式的自在切换。研讨经过将该软体驱动单元并联，构建了交互友爱型机械手，大幅度的提高了现有柔性机械手的抓取规模与承载才能，进一步拓宽了柔性机械臂、机械手在生产日子中的使用场景规模。与此一起，该作业为根据织物资料制作柔性机器人供给了辅导方案，为将先进纤维、纺织技能引进机器人使用供给了无限或许。

　　研讨获得了国家自然科学基金青年项目、优青项目，国家重点研制方案，以及西湖大学相关经费支撑。