机械工程学报

作者：向红标, 李岩, 巴简程, 王收军, 黄显, 徐航

单位：1. 天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室 天津 300384;2. 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心 天津 300384;3. 天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津 300372

关键词：无缆驱动,微型软体机器人,磁弹性复合材料,爬行,磁场控制；

基金：国家重点研发计划资助项目（2017YFB1302100）。

为实现微型机器人无缆驱动，设计一种基于磁弹性复合材料的磁控微型软体爬行机器人，通过三维亥姆霍兹线圈构建变换空间磁场，控制磁性材料产生磁力矩，并耦合机器人重力、摩擦力及自身的弹性变形，使得机器人实现多个连续的姿态变换，完成爬行动作。介绍微型软体爬行机器人结构和制作流程，建立机器人准静态力平衡方程，利用Abaqus有限元仿真和试验对比分析了机器人弯曲变形、接触面摩擦、爬行步长、转向等运动特性，在此基础上建立机器人爬行动作的速度模型，研究控制信号频率与幅值对机器人爬行速度的影响，并最终实现爬行机器人的路径规划控制。试验和仿真结果表明，该机器人能实现在xy平面内任意方向的爬行动作，为进一步揭示磁控微型机器人的运动特性及规律奠定了基础。

来源：2020年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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