真空驱动软体可折展致动器驱动特性研究

摘要

为研究软体致动器驱动特性及其仿生应用，采用对称结构形式设计了一种基于Kresling折痕图案的软体可折展致动器，可实现快速驱动，只产生轴向收缩而不发生扭转(即单自由度直线运动),兼具收缩比大和负载能力强等特点。基于功平衡原理并结合几何学理论对该软体可折展致动器进行理论建模与实验研究，探究其变形特性。结果表明：理论与实验结果基本吻合，收缩比随真空压力的增大而增大；在同一真空压力下，负载越大，收缩比越小；在相同收缩比下，负载越大，致动器所需真空压力越大。进一步分析了不同参数对致动器驱动性能的影响，在不同参数调节范围内，致动器的壁厚越小、相对角越小、边长越大，其收缩比、承载能力等性能越好。基于上述结果，优化设计出一种串联软体可折展致动器，将其安装在仿生拟人腿上，能够实现屈伸、跑步、踢球、吸附等不同功能。

关键词

软体可折展致动器 / 驱动特性 / 收缩比 / 真空驱动 / 仿生

基金资助

国家自然科学基金(52075499); 浙江省自然科学基金(LQ22A020003,LZ24E070001); 国家留学基金管理委员会资助项目(202308330163)