Motion Characteristics of Magnetic Control Micro-soft Crawling Robot

摘要

摘要： 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。