基于温敏材料网格结构的变刚度软体驱动器一体化设计

基本信息
批准号:51905336
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王东
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
软体驱动器变刚度3D打印网格结构动力学建模
结项摘要

Stiffness-tunable soft actuator is able to change their stiffness and function to adapt to the complex environment under outside stimuli and is the frontier research field of soft robotics. Active temperature-sensitive materials can be used to control the stiffness by material and the use of lattice structures can tune the stiffness through geometrical parameters. Due to the continuum large deformation of soft actuators in 3D space, viscoelastic property of active materials and periodical geometry of lattice structure, the modeling of soft actuator is a challenge. In this project, the modeling and design of stiffness-tunable soft actuators based on lattice structure will be investigated. First, the large deformation of soft actuators in 3-dimensional space will be studied using minimum potential energy method, second-order nonlinear elastic theory and rod theory. Next, the viscoelastic constitutive relations and stiffness dependence of active materials will be investigated. Thirdly, we will develop the theoretical modeling of lattice structure taking into account of its geometrical large deformation. Finally, the theoretical modeling will be applied to optimize the design of stiffness-tunable soft actuator. The soft actuators will be 3D printed, tested and compared with theoretical modeling. Investigations in this project will pave the way to develop superior multifunctional soft robots using active materials and lattice structures.

变刚度软体驱动器能够在外界环境的刺激下,改变自身的刚度和功能来适应复杂的环境,处于软体机器人领域的前沿。利用智能温敏材料能够通过材料实现变刚度的功能,使用网格结构能够通过几何参数对刚度进一步的调控。然而由于软体驱动器在三维空间的连续大变形,智能温敏材料的粘弹性属性和网格的周期性几何结构,变刚度软体驱动器的设计变得困难,缺乏理论模型的指导。本项目拟通过最小能量法、二阶非线性弹性理论和杆理论建立软体驱动器在三维空间大变形的理论模型;开展智能温敏材料在外界场作用下刚度改变的粘弹性理论研究;开展网格结构的载荷-大变形关系随几何参数变化的理论分析;完成理论模型指导变刚度软体驱动器设计和利用3D打印技术制造柔性抓手样机的一体化设计和制造。本项目的研究成果将为一体化设计制造新型多功能软体驱动器提供重要的理论和技术支持。

项目摘要

变刚度软体驱动器能够在外界环境的刺激下,改变自身的刚度和功能来适应复杂的环境,处于软体机器人领域的前沿。利用智能温敏材料能够通过材料实现变刚度的功能,使用网格结构能够通过几何参数对刚度进一步的调控。然而由于软体驱动器在三维空间的连续大变形,智能温敏材料的粘弹性属性和网格的周期性几何结构,变刚度软体驱动器的设计变得困难,缺乏理论模型的指导。本项目采用了最小能量法、二阶非线性弹性理论和杆理论,建立了软体驱动器在三维空间大变形的理论模型;开展了智能温敏材料在外界场作用下刚度改变的粘弹性理论研究;开展了网格结构的载荷-大变形关系随几何参数变化的理论分析;完成了理论模型指导变刚度软体驱动器设计和利用3D打印技术制造柔性抓手样机的一体化设计和制造。本项目的研究成果将为一体化设计制造新型多功能软体驱动器提供重要的理论和技术支持。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
3

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

DOI:
发表时间:2017
4

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
5

Combining Spectral Unmixing and 3D/2D Dense Networks with Early-Exiting Strategy for Hyperspectral Image Classification

Combining Spectral Unmixing and 3D/2D Dense Networks with Early-Exiting Strategy for Hyperspectral Image Classification

DOI:10.3390/rs12050779
发表时间:2020

王东的其他基金

批准号:30960290
批准年份:2009
资助金额:23.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51605364
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61272061
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:30340044
批准年份:2003
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81671380
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30872975
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:61574013
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30670147
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61205115
批准年份:2012
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61805167
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20332030
批准年份:2003
资助金额:120.00
项目类别:重点项目
批准号:21801169
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30070061
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:51201163
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30670628
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:81803626
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372041
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61802011
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61106022
批准年份:2011
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61871401
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51104084
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29472067
批准年份:1994
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:51204095
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100920
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29274189
批准年份:1992
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:81370589
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81473673
批准年份:2014
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:11347184
批准年份:2013
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:61675006
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:71801059
批准年份:2018
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51272268
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11075199
批准年份:2010
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:30170172
批准年份:2001
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:61104114
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701326
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31170310
批准年份:2011
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:29872041
批准年份:1998
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:81573034
批准年份:2015
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:28770100
批准年份:1987
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:30870151
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:29070063
批准年份:1990
资助金额:2.50
项目类别:面上项目
批准号:31401077
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50877077
批准年份:2008
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:30800673
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270378
批准年份:2012
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:31271660
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31760751
批准年份:2017
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51771193
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51874160
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21371016
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:30472004
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:11505074
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51673016
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81772495
批准年份:2017
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31901193
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171904
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61473055
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:U1932143
批准年份:2019
资助金额:59.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51604255
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11875146
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51137005
批准年份:2011
资助金额:310.00
项目类别:重点项目
批准号:81070386
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:30270098
批准年份:2002
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:29674037
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:81173477
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61371136
批准年份:2013
资助金额:74.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

气动与堵塞机构耦合的变刚度软体驱动器动态建模与控制方法

批准号:51775284
批准年份:2017
负责人:徐丰羽
学科分类:E0503
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

基于柔性齿条机构的变刚度关节驱动器的设计与研究

批准号:51305008
批准年份:2013
负责人:王伟
学科分类:E0501
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

模块化软体绳驱动机器人的设计及变刚度控制研究

批准号:51705510
批准年份:2017
负责人:郑天江
学科分类:E0501
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于多元智能材料的超轻质软体机械臂大变形致动及变刚度机理研究

批准号:91648106
批准年份:2016
负责人:赵建文
学科分类:E0501
资助金额:68.00
项目类别:重大研究计划