针对现有的仿大象鼻子机器人,存在着自身结构复杂、难以控制的特性,现研制了一套新型仿象鼻子机器人的实验平台,它具有结构简单、加工成本较低、控制简单等特点。整个仿象鼻子机器人的机械臂由四节组成,每节机械臂可实现两个自由度,仿象鼻子机械臂可通过12根钢丝绳的协调控制实现自身位姿的灵活改变。首先采用旋量理论和指数积方法对象鼻子机械臂进行了运动学分析,然后通过ADAMS虚拟样机软件对仿象鼻子机械臂的实验平台进行了刚柔耦合系统的运动学和动力学分析,验证了运动学分析的正确性,对后期平台实验的可行性、可控性以及结构设计的可靠性提供一定的指导意义。

研究了一种用于制备硅基压电悬臂梁的PZT厚膜溶胶-凝胶工艺.该工艺通过采用交替旋涂法,将PZT溶胶与PZT纳米粉混合形成浆料,再和澄清PZT溶胶交替涂覆在Au/Cr/SiO2/Si的硅基悬臂梁结构上,当达到所需的厚度后再进行热处理.实验证明,热处理温度在650℃,处理时间15 min时,XRD结构表征显示PZT厚膜获得钙钛矿相结构,SEM中厚膜断面清晰,表面紧密、均匀、平整.铁电性能测试表明矫顽场为50kV/cm,饱和极化强度为54μC/cm^2,剩余极化强度为30μC/cm^2.同时,硅基悬臂梁结构采用典型的半导体光刻工艺,利用BHF/HCl溶液成功地刻蚀了PZT厚膜,并运用微机械加工技术刻蚀出硅悬臂梁结构.

针对传统磁吸附攀爬机器人攀附力较小、带载能力差的问题,研究高攀附力/自重比磁吸附履带式攀附机构的设计与制造方法。提出一种新型磁吸附履带结构设计方案,研制攀附机构样机并进行性能测试研究。基于ANSYS有限元分析,对比分析4种Halbach磁铁阵列单元的最佳组合模式,实现了轻量化设计的攀附机构,有效提高了磁铁阵列单元的吸附力与自重比。为了实现磁铁阵列在攀爬机器人系统中的应用,融合链条传动和同步带传动方式,设计一种履带式攀附机构,并将它用于磁吸附攀爬机器人系统,完成了垂直攀爬和倒置攀爬运动,最大吸附力/自重比可达2.54。