Investigación e Implementación de Robot Biónico Suave Anfibio Neumático
Autores: Zhao, Wenchuan; Zhang, Yu; Yang, Lijian; Wang, Ning; Peng, Linghui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación e Implementación de Robot Biónico Suave Anfibio Neumático
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Exploración anfibia
Exploración oceánica
Tareas de reconocimiento militar
Robot biónico suave anfibio neumático
Diseño estructural
Formas de movimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 45
Citaciones: Sin citaciones
Para cumplir con los requisitos de exploración anfibia, exploración oceánica y tareas de reconocimiento militar, se desarrolló un robot biónico suave anfibio neumático aprovechando las características estructurales, formas de movimiento y mecanismos de propulsión de las aletas delanteras de la foca, los gusanos de seda, las colas de Carangidae y las colas de delfín. Utilizando goma de silicona como material principal del robot, combinado con el mecanismo de accionamiento del actuador biónico suave neumático, y basado en la teoría del diseño de mecanismos, se llevó a cabo un diseño estructural sistemático del robot biónico suave anfibio desde los aspectos de aletas, cola, cabeza-cuello y tronco. Luego, se utilizó un algoritmo de simulación numérica para analizar los principales mecanismos de ejecución y su rendimiento de movimiento coordinado del robot biónico suave y para verificar la racionalidad y viabilidad del diseño de la estructura del robot y las formas de movimiento. Con el uso de tecnología de prototipado rápido para completar la construcción del cuerpo del prototipo del robot, basado en la amplitud de movimiento, frecuencia y fase del prototipo biónico, se controlaron los principales mecanismos de ejecución del robot a través de un sistema neumático para llevar a cabo pruebas experimentales. Los resultados muestran que el rendimiento del robot es consistente con el diseño original y las predicciones de simulación numérica, y puede lograr cierta maniobrabilidad, flexibilidad y adaptabilidad ambiental. La importancia de este trabajo es el desarrollo de un robot biónico suave neumático adecuado para entornos anfibios, lo que proporciona una nueva idea para el diseño biónico y la aplicación de robots suaves neumáticos.
Descripción
Para cumplir con los requisitos de exploración anfibia, exploración oceánica y tareas de reconocimiento militar, se desarrolló un robot biónico suave anfibio neumático aprovechando las características estructurales, formas de movimiento y mecanismos de propulsión de las aletas delanteras de la foca, los gusanos de seda, las colas de Carangidae y las colas de delfín. Utilizando goma de silicona como material principal del robot, combinado con el mecanismo de accionamiento del actuador biónico suave neumático, y basado en la teoría del diseño de mecanismos, se llevó a cabo un diseño estructural sistemático del robot biónico suave anfibio desde los aspectos de aletas, cola, cabeza-cuello y tronco. Luego, se utilizó un algoritmo de simulación numérica para analizar los principales mecanismos de ejecución y su rendimiento de movimiento coordinado del robot biónico suave y para verificar la racionalidad y viabilidad del diseño de la estructura del robot y las formas de movimiento. Con el uso de tecnología de prototipado rápido para completar la construcción del cuerpo del prototipo del robot, basado en la amplitud de movimiento, frecuencia y fase del prototipo biónico, se controlaron los principales mecanismos de ejecución del robot a través de un sistema neumático para llevar a cabo pruebas experimentales. Los resultados muestran que el rendimiento del robot es consistente con el diseño original y las predicciones de simulación numérica, y puede lograr cierta maniobrabilidad, flexibilidad y adaptabilidad ambiental. La importancia de este trabajo es el desarrollo de un robot biónico suave neumático adecuado para entornos anfibios, lo que proporciona una nueva idea para el diseño biónico y la aplicación de robots suaves neumáticos.