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Li, H., Li, X., Zhou, P. et al. An Untethered Soft-Swallowing Robot with Enhanced Heat Resistance, Damage Tolerance, and Impact Mitigation. Chin. J. Mech. Eng. 37, 135 (2024). https://doi.org/10.1186/s10033-024-01123-4
https://cjme.springeropen.com/articles/10.1186/s10033-024-01123-4
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本文围绕软体吞食机器人开展了四项实验工作:耐高温实验、耐损伤实验、耐冲击实验和多目标抓取实验。在耐高温实验中,测试了600℃以上高温灼烧下软体吞食机器人(水作为工作介质)内部温度变化,并开展了高温物体抓取实验,以此来反映软体吞食机器人的耐高温性能。在耐损伤实验中,测试了不同程度机械损伤下软体吞食机器人(软胶泥作为工作介质)的吞食能力,并开展了有伤害性目标的抓取实验,以此来反映软体吞食机器人的耐损伤能力。在耐冲击实验中,测试了软体吞食机器人(非牛顿流体作为工作介质)在不同冲击力下内部挤压力变化数据,并选取鸡蛋、乒乓球等脆弱物体开展了冲击防护抓取实验,以此来反映软体吞食机器人的耐冲击能力以及冲击缓冲能力。在多目标抓取实验中,验证了无系留软体吞食机器人对异形、柔性、尖锐、细小等目标的吞食能力,同时测试了抓取长度和抓持力同目标的形状和尺寸的关系。
试验视频
Figure 1 (a) Three-dimensional structure and (b) prototype of the untethered soft-swallowing robot, (c) Multi-shape grasping state diagram, multi-object grasping experiment: (d) Plastic bottle, (e) Tape measure, (f) Pen, (g) Electric screwdriver, (h) Cup, (i) Plastic film, (g) Steel needle, (k) Sharp knife, (l) Single hair
软体机器人正以一种全新的技术模式诠释着未来自动化领域的新面貌,我国在软体机器人学术研究与应用技术方面走在了世界前列,有望创造一场新的机器人技术革命。软体抓持机器人是软体机器人技术中能够产生重大影响的研究领域之一,已经渗透到了太空抓捕、水下采集、消防救援、工业生产、假肢助力、智能医疗等诸多领域,推动了生物、医学、材料、制造、电子等多个学科的交叉互融,具有重要的应用前景和研究价值。软体吞食机器人是典型的抓持机器人,可以满足异形、柔性、尖锐、细小等目标的操作需求。本文所提出的软体吞食机器人鲁棒性提升方法,为流体依赖型软体机器人在恶劣环境中作业提供了实用解决方案。
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姚建涛(团队负责人,本文通讯作者) 教授、博士研究生导师,河北省拔尖人才、河北省高校百名优秀创新人才,现任燕山大学机械工程学院副院长、人工智能与机器人研究院院长、河北省并联机器人与机电系统重点实验室主任,机器人中国机械工程学会空间机构分会常务委员、机器人分会委员会委员,中国自动化学会共融机器人专业委员会委员等。长期从事机器人理论与技术研究,主要研究方向包含并联机器人装备、多维力感知技术、软体机器人技术等,在IEEE Transactions on Robotics、IEEE/ASME on Transactions on Mechatronics、Mechanism and Machine Theory等国际著名学术期刊和机械工程学报、中国科学:技术科学等国内权威学术期刊发表论文60余篇,授权国际国内发明专利40余项。主持承担国家、省部级及国防科研项目30余项,包括国家自然科学航天先进制造联合基金、国家重点研发计划子课题及中国空间技术研究院、中国电子科技集团等科研院所高新技术合作项目,出版专著1部,相关成果在天马望远镜、FAST馈源仓、卫星总装、舰载平台等领域得到应用,获国家教学成果二等奖1项,河北省技术发明二等奖2项,获中国机械工业技术发明二等奖、科技进步二等奖各1项。担任Journal of Intelligent Manufacturing and Special Equipment青年编委会副主任、Chinese Journal of Mechanical Engineering编委等。
李海利(本文第一作者),工学博士,毕业于燕山大学,现为宁波大学机械工程与力学学院讲师,精密驱动与检测技术研究所副所长。主要研究软体机器人技术,曾获河北省优秀博士论文奖,承担国家、省部级项目5项,在IEEE/ASME on Transactions on Mechatronics、Mechanism and Machine Theory、Soft Robotics等国际著名学术期刊和机械工程学报、中国科学:技术科学等国内权威学术期刊发表论文10余篇,授权国际国内发明专利10余项,指导学生获得挑战杯、研究生机器人大赛、机械创新设计大赛等国家级奖项5项。
燕山大学机器人团队传承深厚的科研积淀,立足基础研究,始终以服务国家重大需求和推动前沿技术发展为目标,持续拓展机器人技术的理论深度与应用边界,推动学科交叉与技术创新。数十年来在黄真教授、赵永生教授等机器人机构学专家的指导与引领下,围绕并联机器人装备、多维力感知技术、软体机器人技术等研究方向,形成了鲜明的研究特色和完整的技术体系。
宁波大学精密驱动与检测技术研究所聚焦微纳系统设计、制造及控制三大核心领域,在压电宏/微位移系统、压电光学像差校正系统、压电微小仿生机器人、微小型医疗机器人、精密光学测量等方面取得深厚的技术积累,承担国家自然科学基金联合基金重点项目、军工项目、华为企业攻关项目。结合两个宁波市创新团队,借助国家“双一流”学科,打造了一支具有机械、光学、电子、信息、力学、加工等背景的微纳系统与智能控制专业化团队。
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