刚柔软机器人结构设计与仿真分析

孤蝉

机器人现如今广泛存在于医学、信息、机械、军事、工厂、科学探索等领域，软体机器人是近年来机器人发展的新方向之一。相对于传统的刚体机器人，软体机器人具有结构柔软度高，环境适应性好，亲和性强，功能多样，可以大幅度改变身体形状等特点，在各种复杂的环境中有着广阔的研究和应用前景

一、机器人设计理论
1. 刚性机器人简介、变刚度的概念、分类和发展进程
2. 设计原则和驱动方法概述（电机驱动、气压驱动、智能材料驱动、其他方法）
3.面临的主要科学问题和应用前景
二、机器人仿真分析基础
1. 运动学模型分析
2. 动力学模型分析
3. 机械臂Matlab建模仿真分析
4. 机械臂ADAMS动力学仿真分析
5 弹跳机器人ADAMS动力学仿真分析
6 基于Matlab 与ADAMS联合的机器人系统仿真分析
三、软体关节设计
1. 软体机器人关节设计方法简介
2. 软体机器人关节定量设计
2.1 目标确定
2.2 拓扑结构设计
2.3 驱动器选择与设计
2.4 传感器选择与设计
3. 常见软体机器人设计实例
3.1 无轴向形变软体机械手的制作
3.2 有轴向形变软体机械手的制作
3.3 爬行机器人的制作：水平面爬行、垂直面爬行
3.4 软体机器人鱼的制作
3.5 其他类型软体机器人的制作
四、有限元仿真分析
1. ANSYS的基本功能介绍
1.1 前处理功能模块
1.2 分析计算模块
1.3 后处理模块
2.超弹性材料柔性手指的形变分析
2.1 参数设置
2.2 仿真结果
3.硅胶材料柔性机器人的形变分析
3.1 硅胶柔性关节单驱动
3.2 硅胶柔性关节多驱动
4. 气动软体机械手形变仿真练习
五、静、动力学分析实例
1. 软体机器人的模型概述
2. 软体机器人运动学分析
2.1 传统刚性机器人运动学
2.2 软体机器人运动学实例分析（以matlab仿真为例）
3. 软体机器人静力学分析
3.1 静力学分析方法简介
3.2 不考虑、考虑重量和负载情况的静力学分析
3.3 基于Cosserat 理论的静力学建模 （以Matlab仿真柔性手指为例）
4. 软体机器人动力学分析与实例
4.1 电机驱动方式动力学模型
4.2 气压驱动方式动力学模型
4.3 智能材料驱动方式动力学模型
六、软体爬行机器人设计仿真分析实例
1. 软体爬行机器人结构设计
2. 软体爬行机器人动力学模型分析
3. Matlab 仿真实现
七、软体手柔性抓取控制与实验
1. Matlab与机器人的通讯方法设计
1.1通讯建立的技术路线
1.2 Matlab与ROS间的通信
1.3 ROS与cobotta机器人间的通信
2. 机器人逆运动学求解
2.1 DH参数与坐标系的建立
2.2 Matlab中建立机器人模型
2.3 逆运动学求解
2.4 关节角的修正
2.5 求解的分析及筛选
3. 视觉处理方法设计
3.1 摄像头连接与图像的获取
3.2 图像处理
3.3 坐标转化计算
4. 应用开发与抓取实验
八、刚柔软机器人变刚度方法与控制
1. 离散型刚性关节变刚度方法
2. 连续型刚性关节变刚度方法
3. 软体机器人变刚度方法
4. 变刚度软体机械手的位移实时控制实例
4.1 无模型控制理论(PID控制、模糊PID控制、滑模控制、神经网络控制等）
4.2 有模型控制理论
4.3 混合模型控制方法的简介及应用