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        多氣腔軟體致動(dòng)器的彎曲特性分析和試驗(yàn)驗(yàn)證

        2022-09-20 01:57:40張珂魏洪濤蘇凱倫李青松
        機(jī)床與液壓 2022年10期
        關(guān)鍵詞:致動(dòng)器氣腔軟體

        張珂,魏洪濤,蘇凱倫,李青松

        (上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,上海 201418)

        0 前言

        傳統(tǒng)剛性機(jī)器人雖然已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活和工業(yè)生產(chǎn)中,但隨著人類探索的領(lǐng)域越來廣、面臨的環(huán)境也越來越復(fù)雜,軟體機(jī)器人在一些特殊的場(chǎng)合下,相比剛性機(jī)器人具有更好的柔順性和環(huán)境適應(yīng)力。根據(jù)驅(qū)動(dòng)類型,可以將軟體機(jī)器人分為:氣動(dòng)軟體機(jī)器人、線驅(qū)動(dòng)的仿生章魚臂、電磁驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人、基于智能材料驅(qū)動(dòng)的軟體機(jī)器人(例如形狀記憶合金和介電彈性體驅(qū)動(dòng))。目前研究最廣泛的一種就是氣動(dòng)軟體機(jī)器人。氣動(dòng)軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)源易于獲取且環(huán)保,在沒有泄漏的情況下,擁有很高的傳動(dòng)效率?,F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械手爪、康復(fù)手套、按摩機(jī)器人、海產(chǎn)品抓取等領(lǐng)域。

        氣動(dòng)軟體機(jī)器人最重要的組成部分就是軟體致動(dòng)器?,F(xiàn)在氣動(dòng)軟體致動(dòng)器按照動(dòng)作類型可以分為:伸長(zhǎng)收縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、螺旋或纏繞型等。按照結(jié)構(gòu)類型可以分為:氣動(dòng)網(wǎng)格致動(dòng)器、多氣腔軟體致動(dòng)器、變剛度軟體致動(dòng)器等。

        FARROW和CORRELL基于單向氣動(dòng)增強(qiáng)纖維軟體致動(dòng)器,在其中集成了應(yīng)變和壓力傳感器,將這些傳感器整合到同一個(gè)致動(dòng)器中,可以實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器曲率和環(huán)境接觸力的本體感知。CONNOLLY等設(shè)計(jì)一種復(fù)合式的增強(qiáng)纖維仿生手指軟體致動(dòng)器,可以實(shí)現(xiàn)單向彎曲、徑向延伸、橫向膨脹等動(dòng)作,并且提出了一種設(shè)計(jì)策略,該策略以運(yùn)動(dòng)軌跡為輸入,并使用基于非線性彈性和優(yōu)化的分析建模來確定致動(dòng)器的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。POLYGERINOS等基于增強(qiáng)纖維制備了單向軟體致動(dòng)器和一套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)則,通過了解軟體致動(dòng)器的輸出是如何隨著幾何參數(shù)和輸入壓力而變化的,從而幫助創(chuàng)建軟體致動(dòng)器,并且對(duì)軟體致動(dòng)器進(jìn)行了彎曲性能和伸長(zhǎng)性能測(cè)試。

        田德寶等在氣動(dòng)網(wǎng)格致動(dòng)器的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一個(gè)變氣腔體積的氣動(dòng)網(wǎng)格致動(dòng)器,提高了軟體致動(dòng)器的形變能力和剛度,使得軟體手爪具有更強(qiáng)的夾持力。董虎等人以人舌頭為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了氣動(dòng)軟體仿生舌,可實(shí)現(xiàn)吐舌、翻舌、卷舌等仿生動(dòng)作。謝榮臻等設(shè)計(jì)了一個(gè)三維彎曲致動(dòng)器,根據(jù)力矩守恒,建立彎曲理論模型。邵城、滕燕基于對(duì)蚯蚓的研究,設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)縱肌復(fù)合的氣動(dòng)仿蠕蟲機(jī)器人,縱肌結(jié)構(gòu)中嵌入了金屬環(huán)限制致動(dòng)器的徑向膨脹,實(shí)現(xiàn)對(duì)蚯蚓運(yùn)動(dòng)的模擬。顧蘇程等設(shè)計(jì)了一個(gè)纖維增強(qiáng)型軟體夾持器,增強(qiáng)纖維以0°的方式纏繞,其中夾持器還附帶了一個(gè)真空吸盤,增大了夾持器的負(fù)載能力。陳剛等人提出了可彎曲柔性腸鏡末端軟體致動(dòng)器,通過控制其彎曲方向與角度,從而用于腸胃檢查等醫(yī)療領(lǐng)域。

        雖然現(xiàn)在軟體致動(dòng)器有了較為廣泛的研究,但是增強(qiáng)纖維式多氣腔軟體致動(dòng)器的研究還較少。本文作者提出的四氣腔增強(qiáng)纖維軟體致動(dòng)器相比三氣腔增強(qiáng)纖維軟體致動(dòng)器,在保持原有的全向彎曲功能的同時(shí),當(dāng)需要沿向前、向后、向左、向右彎曲時(shí),四氣腔軟體致動(dòng)器的彎曲控制更加容易,更加適用于面向復(fù)雜環(huán)境的運(yùn)動(dòng)軟體機(jī)器人等領(lǐng)域。增強(qiáng)纖維相比金屬環(huán),能夠更好地抑制氣球效應(yīng)?;赮eoh模型能量密度分布函數(shù),通過幾何關(guān)系和虛功原理,推導(dǎo)出軟體致動(dòng)器的力學(xué)彎曲模型,得到了影響軟體致動(dòng)器的主要因素;采用有限元分析的方法,初步驗(yàn)證了軟體致動(dòng)器的彎曲性能;搭建了一套能夠調(diào)節(jié)流量大小的氣動(dòng)-電路控制系統(tǒng),能夠適用于各類小流量氣壓驅(qū)動(dòng)的軟體致動(dòng)器的驗(yàn)證和控制;通過樣機(jī)試驗(yàn),測(cè)試了軟體致動(dòng)器的彎曲性能,驗(yàn)證了理論模型和仿真的準(zhǔn)確性和可靠性;采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)軟體致動(dòng)器的角度進(jìn)行預(yù)測(cè),提高了控制精度,為后續(xù)以軟體致動(dòng)器為基本單元的軟體機(jī)器人設(shè)計(jì)提供了理論支持。

        1 軟體致動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備

        氣動(dòng)軟體彎曲致動(dòng)器本體多采用硅膠制成。其工作原理是:通過對(duì)致動(dòng)器內(nèi)部氣腔施加氣壓,使得氣腔內(nèi)部受力后,局部產(chǎn)生較大的形變。由于應(yīng)變限制層或者其他未被加壓的氣腔在加壓過程中形變較小,導(dǎo)致兩者產(chǎn)生的形變量不均勻,使得致動(dòng)器向形變量小的一側(cè)產(chǎn)生彎曲。

        1.1 軟體致動(dòng)器設(shè)計(jì)

        軟體致動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示,氣腔分布如圖1(b)所示,4個(gè)氣腔沿著圓周均勻分布。如果對(duì)其中一個(gè)氣腔進(jìn)行加壓,可以使得軟體致動(dòng)器朝著一個(gè)方向彎曲。如果對(duì)多個(gè)氣腔(小于4個(gè))施加不同的氣壓,則可以實(shí)現(xiàn)全向彎曲。

        圖1 軟體致動(dòng)器結(jié)構(gòu)

        由于軟體致動(dòng)器的制備材料為硅膠,材質(zhì)較為柔軟,在氣腔內(nèi)施加氣壓后,如果對(duì)致動(dòng)器的徑向不加以限制,會(huì)導(dǎo)致氣球效應(yīng)的產(chǎn)生。采用在外側(cè)纏繞凱夫拉纖維的方式,不僅能消除氣球效應(yīng),也能增加驅(qū)動(dòng)效果以及軟體致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和負(fù)載力。采用雙螺旋對(duì)稱的方式纏繞可以避免軟體致動(dòng)器產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。軟體致動(dòng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

        表1 軟體致動(dòng)器的參數(shù)

        1.2 軟體致動(dòng)器制備

        軟體致動(dòng)器制備采用澆注的方式,制備步驟如圖2所示。

        圖2 致動(dòng)器制備步驟

        為保證軟體致動(dòng)器的氣密性,采用了一次性澆注。模具主要包含了底座、外側(cè)模具、氣腔模具、上蓋,如圖3所示。

        圖3 致動(dòng)器制備模具 圖4 軟體致動(dòng)器樣機(jī)

        根據(jù)文獻(xiàn)[15],采用同一廠家的液體硅膠E620,邵氏硬度為A20。將液體硅膠的A、B兩組成分按照1∶1混合后,放入真空脫泡機(jī)。液體硅膠經(jīng)過脫泡處理,使其內(nèi)部更加致密。

        當(dāng)硅膠凝固以后,硅膠和模具之間會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力,如果強(qiáng)行脫模會(huì)導(dǎo)致模具損壞。因此在液體硅膠注入模具前,需要在模具表面涂抹工業(yè)凡士林,便于固化以后的脫模。

        模具組裝完成后,向模具中倒入混合以后的液體硅膠,再將其放入45 ℃干燥箱中,加快硅膠固化。最后將固化好的軟體致動(dòng)器的表面用纖維線進(jìn)行纏繞。實(shí)物樣機(jī)如圖4所示。

        2 軟體致動(dòng)器的力學(xué)和有限元分析

        2.1 材料本構(gòu)關(guān)系和能量密度函數(shù)

        橡膠材料作為一種高分子非線性超彈性材料,其本構(gòu)模型分為兩類:一類是基于連續(xù)介質(zhì)唯象理論模型,有Mooney-Rivlin模型、Neo-Hooke模型、Yeoh模型等;另一類是基于熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)方法的超彈性本構(gòu)模型,有高斯統(tǒng)計(jì)模型和非高斯統(tǒng)計(jì)模型兩種。Yeoh模型能用簡(jiǎn)單的單軸拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)描述其他變形的力學(xué)特性,具有較良好的擬合橡膠大變形的能力。

        基于Yeoh模型的硅橡膠材料的應(yīng)變能函數(shù)為

        =(,,)

        (1)

        (2)

        式中:、、為變形張量不變量;、、分別為軸向、周向和徑向主拉伸比。Yeoh模型的典型二項(xiàng)參數(shù)形式為

        =(-3)+(-3)

        (3)

        式中:、為材料的拉伸系數(shù)。

        2.2 軟體致動(dòng)器彎曲建模

        在受力過程中,假設(shè):(1)硅膠材料具有各向同性和不可壓縮性;(2)在彎曲過程中軟體致動(dòng)器的幾何外形保持圓柱狀;(3)彎曲過程中均保持常曲率彎曲;(4)纖維線不可伸長(zhǎng),而且與驅(qū)動(dòng)器外表面始終保持接觸。

        軟體致動(dòng)器內(nèi)含有多個(gè)驅(qū)動(dòng)氣腔,這里對(duì)單氣腔彎曲進(jìn)行建模分析,變形后的形狀如圖5所示。假設(shè)工作氣腔所對(duì)的氣腔軸線等于致動(dòng)器原長(zhǎng),致動(dòng)器中心軸線長(zhǎng)度為變形后致動(dòng)器長(zhǎng)度。

        圖5 軟體致動(dòng)器形變

        當(dāng)4個(gè)氣腔中的1個(gè)氣腔加壓受力時(shí),用驅(qū)動(dòng)氣腔的4個(gè)象限點(diǎn)到致動(dòng)器外圓距離(、、、)平均距離表示周向的變化率。

        因此致動(dòng)器在3個(gè)方向上的應(yīng)變可以表示為

        (4)

        (5)

        式中:為工作氣腔軸線長(zhǎng)度;為中性層長(zhǎng)度;為原始致動(dòng)器原始長(zhǎng)度;為變形后致動(dòng)器外圓半徑;為變形前致動(dòng)器外圓半徑;、、、為變形前的4個(gè)象限點(diǎn)到致動(dòng)器外圓距離。

        假設(shè)纖維線始終纏繞在致動(dòng)器表面且具有不可拉伸性,纖維纏繞線的長(zhǎng)度為,纏繞圈數(shù),拉伸彎曲后的半徑為。纖維變形如圖6所示。

        圖6 變形前后纖維長(zhǎng)度L1與半徑R的關(guān)系

        由幾何關(guān)系可得:

        (6)

        變形前,硅膠的體積可以表示為

        (7)

        當(dāng)軟體致動(dòng)器充氣彎曲時(shí),硅橡膠體積與內(nèi)部氣壓所占體積分別為

        (8)

        (9)

        由于硅膠的不可壓縮性,變形前所占的體積與變形后所占的體積保持不變,可知:

        =

        (10)

        聯(lián)立上式可得:

        (11)

        (12)

        式中:=(+);=+2。

        根據(jù)虛功原理,在無外力作用,軟體致動(dòng)器的彎曲變形來源于驅(qū)動(dòng)壓力和大氣壓合力所做的功。考慮軟體基體中應(yīng)力分布的不均勻性,且驅(qū)動(dòng)氣壓和大氣壓對(duì)軟體致動(dòng)器的影響不一,引入影響系數(shù)、,由此可得:

        (+)d=d

        (13)

        聯(lián)立求解可得:

        (14)

        其中:=+2。

        由式(14)可得氣壓與彎曲角度的關(guān)系??梢钥闯?,軟體致動(dòng)器的彎曲性能和基本參數(shù)、、、有關(guān)。

        2.3 有限元仿真分析

        通過有限元分析的方法,可以驗(yàn)證軟體致動(dòng)器原理的正確性和軟體致動(dòng)器的彎曲性能。采用Abaqus軟件,分別對(duì)軟體致動(dòng)器本體和纖維線完成建模。軟體致動(dòng)器的材料設(shè)置為超彈性材料。材料擬合方式選擇Yeoh。根據(jù)文獻(xiàn)[15],材料參數(shù)=0.052、=0.009。纖維線的材料屬性設(shè)置為彈性體,其中彈性模量=31 067 MPa,泊松比=0.36。因?yàn)檐涹w致動(dòng)器的變形為大變形且呈現(xiàn)非線性,需定義幾何非線性。網(wǎng)格劃分時(shí),將模型中軟體致動(dòng)器的單元屬性設(shè)置為十節(jié)點(diǎn)二次四面體單元(C3D10H);纖維線的單元屬性為三節(jié)點(diǎn)二次空間梁?jiǎn)卧?B32)。在加載過程中,使用綁定約束(TIE)將纖維線始終附著在軟體致動(dòng)器表面上。施加載荷時(shí),將軟體致動(dòng)器一端完全固定,作用力施加在氣腔中。

        軟體致動(dòng)器的彎曲效果如圖7所示。仿真結(jié)果表明:對(duì)軟體致動(dòng)器的一個(gè)氣腔進(jìn)行加壓時(shí),軟體致動(dòng)器會(huì)朝著對(duì)面一側(cè)彎曲。在130 kPa的氣壓下,軟體致動(dòng)器的彎曲角度為72.9°。

        圖7 有限元仿真結(jié)果

        根據(jù)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值,可以得出驅(qū)動(dòng)氣腔在不同壓力下的末端軌跡如圖8所示,軟體致動(dòng)器在小范圍的空間內(nèi),具有較強(qiáng)的靈活性。仿真末端軌跡和模型軌跡趨于一致。

        圖8 軟體致動(dòng)器末端軌跡

        在Abaqus軟件的場(chǎng)變量輸出中,選取加載氣腔的圓心為節(jié)點(diǎn),可得到變形前后坐標(biāo)。設(shè)為圓心,坐標(biāo)為(0,0),變形前節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)(,),變形后′的坐標(biāo)(,),如圖9所示。

        圖9 軟體致動(dòng)器彎曲角度

        根據(jù)幾何關(guān)系可得有限元分析中,軟體致動(dòng)器的彎曲角度(直線′′與軸的夾角)為

        (15)

        3 試驗(yàn)驗(yàn)證

        3.1 氣動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)搭建

        試驗(yàn)臺(tái)如圖10所示,由氣動(dòng)回路、電路控制、上位機(jī)組成。氣動(dòng)回路主要包含了兩位三通電磁閥、兩位兩通電磁閥、氣動(dòng)三聯(lián)件、節(jié)流閥和單向?qū)ㄩy等,氣源由空氣壓縮機(jī)或者氣泵提供。采用MATLAB GUI進(jìn)行上位機(jī)的編寫。上位機(jī)通過Arduino控制MOS場(chǎng)效應(yīng)管,以此驅(qū)動(dòng)電磁閥組,改變氣腔內(nèi)的氣壓,使軟體致動(dòng)器產(chǎn)生形變。在軟體致動(dòng)器的活動(dòng)端面安裝了一個(gè)傾斜傳感器,測(cè)量彎曲角度。將Arduino作為數(shù)據(jù)采集器,采集氣壓和傾角傳感器的數(shù)值。出氣口同時(shí)連接了軟體致動(dòng)器和氣壓傳感器??刂葡到y(tǒng)如圖11所示。

        圖10 試驗(yàn)平臺(tái)

        圖11 控制系統(tǒng)

        3.2 軟體致動(dòng)器彎曲測(cè)試過程

        基于上述的試驗(yàn)平臺(tái),上位機(jī)通過調(diào)用控制函數(shù),可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精準(zhǔn)測(cè)量。試驗(yàn)中,由于4個(gè)氣腔為均勻分布,因此選取其中一個(gè)氣腔作為加載氣腔,驗(yàn)證單氣腔驅(qū)動(dòng)下的彎曲性能。從0 kPa開始,緩慢連續(xù)加壓,每增0.5 kPa,記錄一次氣壓和角度的數(shù)值,到110 kPa為止。

        3.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的彎曲特性預(yù)測(cè)

        由于軟體致動(dòng)器的氣壓和角度成非線性關(guān)系,且本身的彎曲性能容易受到材料、制備工藝的影響,所以對(duì)軟體致動(dòng)器的控制造成了很大的困擾。BP網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出的任意非線性映射。根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)訓(xùn)練出來的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可以擬合出軟體致動(dòng)器的氣壓和角度的非線性關(guān)系。

        根據(jù)第3.2節(jié)中的方法,將得到的數(shù)據(jù)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本。為了更好地?cái)M合軟體致動(dòng)器的彎曲特性,采用雙層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖12所示。把氣壓作為輸入,角度作為輸出,建立單輸入單輸出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

        圖12 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        其中,隱含層的傳遞函數(shù)設(shè)為tansig,輸出層傳遞函數(shù)設(shè)為purelin,訓(xùn)練函數(shù)設(shè)為trainlm。迭代次數(shù)設(shè)為1 000。

        將訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)放入上位機(jī)程序中,自動(dòng)對(duì)軟體致動(dòng)器進(jìn)行加載試驗(yàn)。從10 kPa開始,每間隔7 kPa進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集。將采集到的實(shí)際氣壓代入訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,進(jìn)行角度預(yù)測(cè),再用測(cè)量數(shù)值和預(yù)測(cè)數(shù)值做差,驗(yàn)證預(yù)測(cè)效果。

        3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

        為了確定力學(xué)模型中的影響系數(shù),采用分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法來確定影響系數(shù)。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和擬合,得出影響系數(shù)=2.55、=6.50。將修正系數(shù)代入式(14)中,可以得到軟體致動(dòng)器的力學(xué)彎曲模型;將有限元分析中得到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)代入式(15)中,由此可以得到模型曲線、試驗(yàn)數(shù)值、仿真曲線。其結(jié)果如圖13所示。

        從圖13可以發(fā)現(xiàn):在110 kPa的氣壓下,軟體致動(dòng)器的彎曲角度為62°,說明軟體致動(dòng)器具有良好的彎曲特性,且能夠滿足大部分使用情況;模型數(shù)值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比,在95 kPa的時(shí)候,最大的誤差為3.42°,誤差占比為8.57%。試驗(yàn)證明了在0~110 kPa內(nèi),理論計(jì)算值能較好地反映出軟體致動(dòng)器的彎曲特性。

        圖13 模型曲線、試驗(yàn)數(shù)值、仿真曲線

        數(shù)學(xué)模型、有限元分析相對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差來源于材料本身屬性不夠穩(wěn)定,因?yàn)榻?jīng)過加載和卸壓后,軟體致動(dòng)器基體還有一定的殘余應(yīng)力,在相同氣壓下,每次彎曲角度會(huì)略有不同;當(dāng)軟體致動(dòng)器的彎曲角度過大時(shí),軟體致動(dòng)器的形狀不再近似看作圓形;因?yàn)榧庸すに嚨脑颍瑑筛鶎?duì)稱螺旋纏繞的纖維線沒有完全對(duì)稱,使得軟體致動(dòng)器產(chǎn)生一定的扭轉(zhuǎn),導(dǎo)致有限元分析、力學(xué)模型和試驗(yàn)數(shù)值產(chǎn)生了誤差。

        從圖14可以看出:在不同氣壓下,預(yù)測(cè)角度和測(cè)量角度的誤差百分比最大為2%,角度誤差在1°以內(nèi),說明BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比數(shù)學(xué)模型能夠更好地?cái)M合出軟體致動(dòng)器的氣壓和彎曲角度之間的非線性關(guān)系,能夠有效提高控制精度。

        圖14 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)角度預(yù)測(cè)

        4 結(jié)語

        根據(jù)軟體致動(dòng)器的彎曲原理,設(shè)計(jì)了一個(gè)增強(qiáng)纖維式多氣腔軟體致動(dòng)器;基于虛功原理,在無外力的情況下,氣壓和大氣壓合力所作的功轉(zhuǎn)換成軟體致動(dòng)器形變所需的能量,據(jù)此建立軟體致動(dòng)器的氣壓和彎曲角的關(guān)系;搭建的控制系統(tǒng),能夠滿足各類氣動(dòng)軟體致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)和控制需求?;谏鲜鲅芯亢驮囼?yàn)分析得出以下結(jié)論:

        (1)在0~110 kPa內(nèi),軟體致動(dòng)器的彎曲角度可以在0°~62°之內(nèi)連續(xù)變化,氣壓和角度呈現(xiàn)非線性的關(guān)系。

        (2)力學(xué)彎曲模型在一定范圍內(nèi),能夠較好地?cái)M合軟體致動(dòng)器的彎曲特性,誤差在8.57%以內(nèi)。

        (3)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)角度和實(shí)際角度相差在1°以內(nèi),說明該方法能夠有效提高軟體致動(dòng)器的擬合精度。同樣的,該方法也能夠應(yīng)用于其他類型的軟體致動(dòng)器的性能預(yù)測(cè)。

        (4)通過試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型和有限元仿真的可靠性和準(zhǔn)確性,為后續(xù)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

        設(shè)計(jì)的軟體致動(dòng)器擁有良好的靈活性用于制造柔性抓手、管道探測(cè)、偵察機(jī)器人等領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景。

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