浙工大鲍官军教授课题组在机器人柔性驱动研究领域取得新进展

近20年来，软体机器人一直是机器人领域的研究热点，其中柔性驱动技术是该类机器人研发的基础。

浙江工业大学机械工程学院鲍官军教授课题组联合法国国家信息与自动化研究所、法国国家科学研究中心和重庆大学研制了一种新型的快速超长行程柔性驱动器，在0.4MPa驱动气压作用下，伸长率可达257%。基于所研制的柔性驱动器，进一步提出设计了适用于复杂管道内部作业的柔性爬管机器人。采用模块化设计方法，将三个柔性驱动器并联以形成机器人的躯干，可通过向躯干内部充入不同的气压实现轴向伸长和全向弯曲；基于柔性驱动器设计的触手在充气后可实现伸长运动，触手利用硅胶垫接触并固着于管道内壁。

基于柔性驱动器和模块化设计的爬管机器人具有纤细的触手和紧凑的躯干，本体横截面占用率相当小（仅0.2），机器人承受的管道内流体阻力较低。因此，机器人在流体中具有高通过性，可以适应各种复杂的流体条件，如水平和垂直的直管，以及直径不同的弯管，在有负载和无负载的情况下，在静态和动态水流中工作。此外，该机器人的重量仅为 50 克，由于触手反应迅速，身体伸长率大，因此爬行速度快（空载条件下 15.0 mm/s），承载能力大（1500 克）。

柔性爬管机器人结构图与驱动原理图

柔性爬管机器人受力分析

柔性爬管机器人在不同管径内爬行实验

柔性爬管机器人在不同环境内（空气、水）爬行实验

相关研究成果以“A modular soft pipe-climbing robot with high maneuverability”为题于2024年4月发表在中科院1区TOP期刊《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》。浙江工业大学为第一单位，机械工程学院博士后王文彪为第一作者，鲍官军教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委-深圳机器人基础研究中心联合基金重点项目（批准号：U2013212）和国家重点研发计划（批准号：2020YFB1313001）的资助。

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原文链接

https://ieeexplore.ieee.org/document/10509550

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学者介绍

鲍官军

浙江工业大学机械工程学院教授，博士，博士生导师，浙江工业大学机器人工程专业首席教授，机械电子工程研究所所长，浙江工业大学广东研究院院长。主要从事机器人与智能装备、软体机器人基础研究和应用开发工作。主持国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金-深圳机器人中心重点支持项目、国家基金面上项目、国家基金青年基金项目、国家重点研发计划课题、浙江省重点研发计划项目等20余项，发表SCI/EI收录论文80余篇，出版学术专著1本，获授权国家发明专利40余项。中国农业工程学会理事，IEEE高级会员，国际仿生工程学会会员，中国机械工程学会高级会员，入选浙江省151人才工程(数字经济专项)第二层次。

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—————————END—————————来源 | 机械工程学院排版 | 陈珺怿编辑 | 许维婷审核 | 王剑斌 张晓娇