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软体智能机器人的系统设计与力学建模 被引量：14
1
作者 尹顺禹 许艺 +2 位作者 岑诺 金飘飘 李铁风 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期195-220,共26页
机器人或机电装备通常由电机模组、液压元件、齿轮和铰链等硬质部件构成,具有动力足、精度高等优点,但在实现低噪声、高安全系数与亲和性等方面存在挑战.受自然界生物体的柔软特性与高环境适应性的启发,设计制造软体机器人是近年来机器... 机器人或机电装备通常由电机模组、液压元件、齿轮和铰链等硬质部件构成,具有动力足、精度高等优点,但在实现低噪声、高安全系数与亲和性等方面存在挑战.受自然界生物体的柔软特性与高环境适应性的启发,设计制造软体机器人是近年来机器人领域的研究热点.作为软体机器人的核心构成部分,智能软材料可在外界不同刺激下产生不同响应,具有材料柔韧、生物相容性好、易于制备、价格低廉等优点,可广泛应用于机器人的设计与制造.几类典型的具备驱动功能的智能软材料与结构获得广泛的研究,包括气动软体肌肉、形状记忆合金/聚合物、离子交换聚合物、介电高弹体、响应水凝胶等.本文介绍了多种驱动类型的软体智能机器人研究成果,并从软体智能机器人的系统设计与力学建模两个方面进行了归纳分析与讨论. 展开更多
关键词 软体机器人 智能软材料 力学建模 系统设计
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智能软材料热-电-化-力学耦合问题的研究进展 被引量：9
2
作者 杨庆生 魏巍 马连华 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期137-187,共51页
评述了聚合物胶体、水凝胶以及关节软骨等典型智能软材料的多场耦合力学问题的国内外研究现状,重点讨论了这类智能软材料以化学扩散为特征的热-电-化-力学耦合的基本理论和研究方法.详细介绍了具有代表性的国内外主要研究团体的研究进展... 评述了聚合物胶体、水凝胶以及关节软骨等典型智能软材料的多场耦合力学问题的国内外研究现状,重点讨论了这类智能软材料以化学扩散为特征的热-电-化-力学耦合的基本理论和研究方法.详细介绍了具有代表性的国内外主要研究团体的研究进展.阐述了基于热力学理论和哈密顿原理所建立的一般性热-电-化-力学多场耦合理论框架.作为典型特例,针对等温过程的化学-力学耦合的本构关系和控制方程,证明了化学-力学耦合理论架构的封闭性.建立了化学-力学耦合系统的有限元列式,得到了一维化学-力学耦合问题的解析解,并通过数值算例分析了水凝胶和关节软骨的多场耦合作用.最后,展望了智能软材料多场耦合问题的未来研究重点和发展趋势. 展开更多
关键词 智能软材料 热-电-化-力学耦合 化学-力学耦合 本构方程 哈密顿原理 有限元法
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探析Belousov-Zhabotinsky反应的复杂非线性特性
3
作者 翟持 《复杂系统与复杂性科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期132-138,共7页
为探究自振荡凝胶的自组织特性,基于耗散结构理论探讨BZ(Belousov-Zhabotinsky)反应的周期性结构,并利用Andronov-Hopf分岔理论分析自振荡凝胶化学能守恒关系;基于反应-扩散不稳定性原理进行仿真模拟与分析,探讨化学图斑的形成机制。研... 为探究自振荡凝胶的自组织特性,基于耗散结构理论探讨BZ(Belousov-Zhabotinsky)反应的周期性结构,并利用Andronov-Hopf分岔理论分析自振荡凝胶化学能守恒关系;基于反应-扩散不稳定性原理进行仿真模拟与分析,探讨化学图斑的形成机制。研究发现,驱动自振荡凝胶机械运动的BZ反应是典型的远离热力学平衡态系统,过高的化学势输入导致系统失稳,在涨落效应的激励下凝胶自发进行周期性的形变作用。BZ反应动力学特性的研究为探索和调控智能软材料提供理论支撑。 展开更多
关键词 自振荡凝胶 智能软材料 周期性结构 Andronov-Hopf分岔 扩散不稳定
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离子聚合物-金属复合材料(IPMC)柔性电极的研究进展
4
作者 林晓鹏 肖友华 +3 位作者 管奕琛 鲁晓东 宗文杰 傅深渊 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期4770-4782,共13页
离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一种电活性的智能软材料,由离子交换薄膜及其上下表面的柔性电极组成,其中柔性电极的优异性能对于提升IPMC的驱动和传感性能至关重要。目前专门针对IPMC传感的电极研究相对较少,而适用于IPMC驱动的电极... 离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一种电活性的智能软材料,由离子交换薄膜及其上下表面的柔性电极组成,其中柔性电极的优异性能对于提升IPMC的驱动和传感性能至关重要。目前专门针对IPMC传感的电极研究相对较少,而适用于IPMC驱动的电极一般也满足其传感的电极要求,因此本文从IPMC柔性电极的材料筛选、制备和柔性电极对驱动性能的提升策略方面综述了IPMC柔性电极的国内外研究进展。首先,简单概述了IPMC智能软材料的组成及其驱动、传感机理;其次,归纳整理了IPMC电极材料的种类和各类电极材料面临的问题,如金属电极易疲劳开裂且比电容较低的问题,导电聚合物电极的电导率较低等问题;最后,重点综述了改性柔性电极在提升IPMC驱动性能方面的研究进展并展望了其发展趋势,理想的IPMC柔性电极应兼具较高的电导率、较大的比电容和优异的稳定性特点,以期为IPMC智能软材料的开发和应用提供参考。 展开更多
关键词 智能软材料 离子聚合物-金属复合材料 柔性电极 电活性
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基于液晶聚合物的光致形变复合材料 被引量：3
5
作者 黄帅 陶钰 黄银亮 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2012-2023,共12页
可变形液晶聚合物是近年来的研究热点,它们在人造肌肉、软机器人和智能光学设备等智能软系统的开发中表现出巨大潜力。然而,传统热响应液晶聚合物的应用通常受到聚合物基体的低热导率以及对外部加热装置高度依赖性的限制。相比之下,光... 可变形液晶聚合物是近年来的研究热点,它们在人造肌肉、软机器人和智能光学设备等智能软系统的开发中表现出巨大潜力。然而,传统热响应液晶聚合物的应用通常受到聚合物基体的低热导率以及对外部加热装置高度依赖性的限制。相比之下,光控方法具有许多优点,包括具有非接触式、远程原位以及精确操纵的能力,这有助于开发各种不受限制且可远程操作的智能软器件。最近,通过引入有机或无机光响应组分作为功能添加剂来开发光控可变形液晶聚合物有许多重要进展。其中,通过功能模块、液晶相和聚合物基质之间的相互作用,所引入组分的多种功能可以与液晶聚合物的定向变形行为相结合。本文将重点介绍掺入光敏有机染料或无机纳米组分的可光操作液晶聚合物复合体系的设计策略、制造方法和工作原理,并简要总结它们可能的应用和未来的发展。 展开更多
关键词 光致形变 液晶聚合物 智能软材料
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刚柔并济——具有磁敏特性的粘弹性智能材料 被引量：4
6
作者 余淼 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期791-802,共12页
将磁性颗粒填充于粘弹性基体中可以制备得到具有磁控特性的粘弹性材料,通过调节外加磁场可以对其物理性能(如力学、电学、光学、热学等性能)进行迅速、连续和可逆的控制。因此磁敏粘弹性材料在振动控制、传感器、声学降噪、电磁屏蔽等... 将磁性颗粒填充于粘弹性基体中可以制备得到具有磁控特性的粘弹性材料,通过调节外加磁场可以对其物理性能(如力学、电学、光学、热学等性能)进行迅速、连续和可逆的控制。因此磁敏粘弹性材料在振动控制、传感器、声学降噪、电磁屏蔽等领域有着广阔的应用前景。综述了国内外包括磁流变弹性体、磁流变胶、磁流变塑性体等在内的多种磁敏粘弹性材料的研究进展。讨论了各类磁敏粘弹性材料的特点,从材料制备、性能表征、应用研究等方面进行了介绍,并就磁敏粘弹性材料未来的发展进行了展望。 展开更多
关键词 智能软材料 粘弹性 磁流变 磁控特性 磁流变弹性体 减振降噪
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磁敏智能软材料及磁流变机理 被引量：14
7
作者 许阳光 龚兴龙 +2 位作者 万强 刘太祥 宣守虎 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期461-495,共35页
磁敏智能软材料是一类将微米或纳米尺度的磁性颗粒分散在不同基体中制备而成的多功能复合材料。由于其流变性能在外磁场的调控下可以实现连续、快速、可逆的改变,因此在建筑、振动控制和汽车工业等领域得到了广泛地应用。本文首先介绍... 磁敏智能软材料是一类将微米或纳米尺度的磁性颗粒分散在不同基体中制备而成的多功能复合材料。由于其流变性能在外磁场的调控下可以实现连续、快速、可逆的改变,因此在建筑、振动控制和汽车工业等领域得到了广泛地应用。本文首先介绍了磁敏智能软材料发展历史及分类,分析了不同种类的磁敏智能软材料的特点和存在的科学问题;然后从实验和理论两个方面讨论了磁流变机理的研究现状;最后从实际应用的角度对这类材料未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 磁敏智能软材料 磁流变机理 磁偶极子理论 力磁耦合
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智能软材料热""电-化-力学耦合问题的研究进展
8
作者 杨庆生 魏巍 马连华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期650-650,共1页
智能软材料是指具有较低模量,在外场(如热、电、磁、化、光等)作用下能够产生较大力学响应的材料。本文评述了聚合物胶体、水凝胶以及关节软骨等典型智能软材料的多场耦合力学问题的国内外研究现状,重点讨论了这类智能软材料以化学扩散... 智能软材料是指具有较低模量,在外场(如热、电、磁、化、光等)作用下能够产生较大力学响应的材料。本文评述了聚合物胶体、水凝胶以及关节软骨等典型智能软材料的多场耦合力学问题的国内外研究现状,重点讨论了这类智能软材料以化学扩散为特征的热-电-化-力学耦合的基本理论和研宄方法。详细介绍了具有代表性的国内外主要研究团体的研究进展。阐述了基于热力学理论和哈密顿原理所建立的一般性热-电-化-力学多场耦合理论框架。针对等温过程的化学-力学耦合的本构关系和控制方程。 展开更多
关键词 智能软材料 热-电-化-力学耦合 化学-力学耦合 本构方程 哈密顿原理 有限元法
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