具有光磁驱动及湿度传感功能的多足软体机器人研究

来源 :广西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jtyz888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
智能软体机器人是人类社会文明走上智能化道路的重要体现之一,机器人行业的发展能够给人们的生活、医疗、军事等方面带来各种便捷。在这之中,智能微型软体机器人的发展越来越受到人们的重视。软体微型机器人具有对外界冲击适应性强的特点,能在狭窄的空间和非结构化环境下完成复杂的任务。近年来有关于软体微型机器人的研究有以下几个特点:i)单种驱动模式;ii)极少涉及“腿”结构的研究;iii)缺少传感系统;vi)尚未与摩擦纳米发电机结合。通常,单模式驱动且缺少传感功能的微型软体机器人会限制其在实际生活中的应用。此外,具有“腿”结构的机器人在运动过程中能够减少运动阻力,达到节约能源的目的。为了加快软体机器人行业的进步和发展,本文采用乙炔炭黑(AB)作为光热转换材料添加到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,利用旋涂技术和磁场处理技术制作了一种多足软体机器人。在近红外光(NIR)辐射或磁场刺激下,该机器人可以实现移动、爬坡、游泳、运输和感测湿度的功能。具体研究内容如下:(1)具有近红外光响应的AB-PDMS/Kapton双层聚合物复合薄膜的制备及其光-热-机械性能的研究。利用AB对近红外光(NIR)具有强烈的吸收作用,我们的复合膜在808 nm的NIR照射下具有优异的光-热-机械转换性能。通过对比分析不同AB质量分数的致动器性能,我们确定了光热层与惰性层的最佳厚度比约2.88;结合致动器在光强为90 m W/cm2的NIR照射下的实时温度变化曲线,确定了致动器的AB质量分数应该控制在4 wt%左右,以防止发生不可逆的塑性变形。(2)多足软体机器人的制备及基本运动性能分析。在光热致动器的基础上,我们通过引入磁性颗粒和磁场处理技术制备了一种具有光磁刺激响应的多足软体机器人(Millirobot)。在光和磁场刺激下,我们的多足软体机器人能够完成诸如行走、爬坡、游泳、运输货物等一系列的任务。同时,我们对Millirobot在不同刺激模式下的运动机理进行了分析,即在光驱动下是以类似青蛙跳跃的运动模式,磁场驱动下是以类似人类行走的运动模式。(3)考虑到Millirobot的结构特性,我们结合摩擦纳米发电机理论,设计了具有湿度传感功能的多足软体机器人—摩擦纳米发电机(Millirobot-TENG)系统。不需要复杂的传感系统集成工艺,通过光或磁场控制让Millirobot执行指定动作,实现了机器人对狭窄、密闭空间的湿度探测功能。另外,Millirobot-TENG具有优异的循环特性,而且除了湿度传感,还有望实现对温度、气压、PH值、特殊气体的感测。
其他文献
学位
学位
学位
学位
足三里,为"四总穴"及"马丹阳十二穴"之首列,一向被针灸医生和研究者所重视。为了使其在应用中发挥应有的作用,特做如下探讨,求正于同道。一、俞穴名称及代号穴名:足三里。源于《素问·针解篇》"所谓三里者,下膝三寸也"。
期刊
图的非正则指数不仅可以刻画图的非正则程度,而且它们作为分子结构描述符,可以反映化合物的物理化学性质和生物活性,进而在定量结构-性质关系(QSPR)和定量结构-活性关系(QSAR)的研究中有广泛的应用.本论文主要研究图的两类非正则指数—Albertson指数和非平衡indeg指数;它们分别定义为:(?),其中E(G)为图G的边集,du为图G中顶点u的度.这两类指数从不同的角度刻画了图的非正则程度,同
农村集体聚餐在我国历史悠久。我国的农村地区及城乡的结合部每逢婚丧嫁娶、添丁祝寿、升学搬迁、建房开业等红白事,都会举办有一定规模的集体聚餐,这个聚餐习俗一直延续到今天。在新形势下,经济快速发展,人民对于食品的要求从仅仅能果腹上升到了对食品品质安全有了一定的追求,自媒体的快速发展使得每个人都可以成为记者,每个人都可以对突发事件进行报道宣传,使得一旦发生食品安全事件便会以最快的速度发酵传播产生恶劣的影响
量子密钥分发是量子通信的重要分支,是量子力学与密码学结合的产物。量子密钥分发能够在两个远程用户之间共享安全的随机密钥,其安全性由量子力学基本原理保障。由于其可靠的安全性,量子密钥分发作为新一代的加密手段被广泛研究。经过多年发展,量子密钥分发已经完成安全性证明,在自由空间、光纤链路、水下通道甚至星地之间均已完成实验验证,并且已经开始逐步商业化。然而,量子密钥分发系统中,实际器件仍然存在潜在的安全性漏
无论是在科学领域还是在工业领域,非光滑动力系统都大量存在.由于非光滑动力系统的重要性与复杂性,越来越多的学者们开始研究该类系统.本文研究了三类非光滑动力系统,分别为一类具有两个不连续耦合的双非线性振动系统,一类二自由度非线性传送带系统以及一类二自由度刚性对碰系统.考虑到多重约束所带来的动力学的复杂性,本文在已有文献的基础上提出了一类含有两个不连续耦合的双非线性振子和两个非光滑约束的动力学模型,研究
光电探测器是一种可以将入射光信号转换为电信号的器件,它被广泛的应用到航空航天、光通信、环境监控和生物传感等诸多科学领域。近几年,有机-无机杂化钙钛矿尤其是最典型的MAPbI3展现出优异的光电特性。其高光吸收系数、高载流子迁移率和长载流子扩散长度等光电特性为高性能光电探测器的发展提供了广阔的前景。大量的研究也表明MAPbI3光电探测器拥有优异的探测能力。对光电探测器而言,最为基础的性能参数是外量子效