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尺蠖机器人课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握尺蠖机器人的基本结构与原理，理解其运动机制；2. 帮助学生了解机器人编程的基本概念，掌握简单的编程指令；3. 使学生了解机器人技术在现实生活中的应用，认识到科技与生活的紧密联系。
技能目标：1. 培养学生动手操作能力，能够独立完成尺蠖机器人的组装与编程；2. 提高学生的问题解决能力，能够在实际操作过程中发现问题并进行调试；3. 培养学生的团队协作能力，学会在小组合作中共同完成任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机器人科技的兴趣，培养科技创新精神；2. 培养学生敢于尝试、勇于探索的学习态度，增强自信心；3. 增进学生对我国机器人科技发展的了解，提高民族自豪感。
本课程针对小学高年级学生设计，结合尺蠖机器人这一趣味性课题，以实践操作为主，让学生在动手过程中掌握相关知识。
课程注重培养学生的实践能力、创新精神和团队合作意识，旨在提高学生对科学技术的兴趣，为未来的学习打下基础。
通过明确具体的课程目标，教师可以更好地进行教学设计和评估，确保学生达到预期学习成果。
二、教学内容1. 机器人概述：介绍机器人的定义、分类及其在生活中的应用，让学生对机器人有初步的认识。
- 教材章节：第一章《机器人与我们的生活》2. 尺蠖机器人结构与原理：讲解尺蠖机器人的基本结构、运动原理和特点。
- 教材章节：第二章《机器人的结构与原理》3. 机器人编程基础：教授机器人编程的基本概念、指令和技巧。
- 教材章节：第三章《机器人编程基础》4. 尺蠖机器人组装与编程实践：指导学生进行尺蠖机器人的组装、编程和调试。
- 教材章节：第四章《机器人实践操作》5. 机器人应用案例分析：分析现实生活中的机器人应用案例，让学生了解机器人技术在实际生活中的应用。
- 教材章节：第五章《机器人应用案例》6. 团队合作与展示：组织学生进行小组合作，完成尺蠖机器人相关任务，并进行成果展示。
- 教材章节：第六章《团队合作与展示》教学内容安排和进度：第1-2课时：机器人概述及尺蠖机器人结构与原理学习；第3-4课时：机器人编程基础教学；第5-6课时：尺蠖机器人组装与编程实践；第7课时：机器人应用案例分析及团队合作与展示。
第6章机械尺蠖6.1观察春天的树上，可以看到各种各样的毛毛虫。
有的毛毛虫有很多条腿，爬行时就是两边的腿依次前行;而有的毛毛虫却只有身体的前后有脚，身体中间是没有脚的。
尺蠖就是这种前后有脚的毛毛虫。
它是一种无脊椎动物，只能朝一个方向行走，不能后退，想要去另一个方向只能转头。
这种毛毛虫行动时一屈一伸像个拱桥，可是无论收与放都只朝着一个方向。
在机械上，也有一种装置可以实现这种毛毛虫只朝着一个方向的运动，这种装置叫做棘轮机构。
6.2制作下面我们就先来制作一个机械的尺蠖。
1.尺蠖行走的时候，身体像一个拱桥，所以尺蠖的身体框架我们需要制作前半身和后半身两部分。
具体制作中要考虑马达的安装位置和棘爪的位置。
2.安装马达，马达安装在尺蠖的某半身的中间位置。
3.制作棘轮装置。
棘轮机构主要由棘轮和棘爪组成，棘爪的作用是使棘轮只能向一个方向转动，当棘轮想要反转时，棘爪会插入棘轮齿槽中，防止棘轮反转。
棘爪安装在身体框架上，前半身和后半身分别安装。
棘爪的位置需要注意:一方面要不妨碍棘轮正转，一方面要在棘轮反转时可以插入棘轮齿槽中。
棘轮使用红色齿轮，红色齿轮齿槽较大，更容易实现棘轮机构的作用。
4.制作曲柄装置，连接身体框架的前半部分和后半部分。
机械尺蠖是通过曲柄滑块机构将马达的运动传递出去的。
在曲柄滑块机构中，曲柄和连杆之间有相对运动，所以在安装时不能使其固定到最紧，这种两个零件有相对运动的结构需要使用摩擦力小的零件，使得两个零件可以活动。
5.最后安装控制马达转动，通过传动装置让尺蠖移动，这个过程中我们调整马达的转动方向，然后观察尺蠖的运动方向是否发生了变化。
3倍9倍12倍6.3棘轮机构棘轮机构用来将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。
典型的棘轮机构由四部分组成，分别为棘轮，主动棘爪，止回棘爪，主动摆杆，如图所示。
主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与主动棘爪用转动副相联。
当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。
第 43 卷第 3 期2023 年 6 月振动、测试与诊断Vol. 43 No. 3Jun.2023 Journal of Vibration，Measurement & Diagnosis尺蠖式压电线性作动器设计及实验研究∗柏德恩1，邓少龙1，李云涛2，沈刚1，朱真才1（1.中国矿业大学机电工程学院 徐州， 221116） （2.上海航天控制技术研究所 上海， 201109）摘要针对空间环境下小型抓取操作机构对新型作动器的使用需求，考虑压电作动器具有耐温范围宽、无电磁干扰及断电自锁等特点，仿照昆虫尺蠖的行走方式设计一种新型压电线性作动器。
首先，利用柔性铰链式位移放大机构放大压电陶瓷（Pb⁃Zr⁃Ti，简称PZT）叠堆的输出位移，以增大线性作动器的移动步长及对导轨的夹紧变形量，将多个压电陶瓷叠堆器件分为3组，分别作为尺蠖式压电线性作动器的2个夹持单元和1个推进单元的激励源，以获得较大的驱动力并进一步增大作动器的移动步长；其次，借助有限元仿真分析软件，研究压电陶瓷叠堆力电耦合行为的预测方法，并实验验证该方法的可行性；然后，简化柔性铰链式位移放大机构，提出放大倍数的数值分析方法，对位移放大机构在压电陶瓷叠堆作动方向上的刚度进行仿真分析，并验证放大倍数的数值分析方法的准确性；最后，基于设计的线性作动器开展实验研究。
结果表明：位移放大机构对压电陶瓷叠堆输出位移的放大倍数为7.3，处于理论值与仿真值之间；在激励电压频率为5 Hz时，作动器的最大空载移动速度为413 μm/s；作动器的最大推动力为16 N，对应的驱动速度为19 μm/s。
以上研究结果能为小型抓取操作机构的智能驱动提供技术支持。
关键词尺蠖式；压电作动器；压电陶瓷叠堆；位移放大；断电自锁中图分类号TH122引言压电作动器利用压电材料的逆压电效应将电能转化为机械能，实现运动的输出，广泛应用于机器人［1⁃2］、精密仪器［3⁃5］、纳米级定位台［6⁃7］、多自由度指向平台［8⁃9］及生物工程［10⁃11］等领域。
迷你模块化攀岩毛虫机器人爬行步态实现北京航空航天大学机械工程及自动化学院，机器人研究所，中国北京100083.文摘攀登毛虫机器人的模块化的概念灵感来自于真实的毛毛虫的运动学。
两个典型的运动学模型和步法是基于尺蠖爬行运动和烟草天蛾进行研究的。
由于固定的吸盘和墙壁之间的约束，毛毛虫机器人的步态啮合是变化的运动链，这是从一个开链到一个封闭的链，然后有顺序的再到开链。
在开链的期间，非对称相法（UPM）使用，以确保可靠的被动吸盘附着到墙上。
在闭链的状态，采用四连杆运动学模型以满足固定的约束。
要完全控制轨迹需要模块化的毛虫机器人有七个关节。
最后，在现场测试确认攀爬步态提出的原则和有效性。
2009年国家自然科学基金会中国和中国的科学院研究所。
由Elsevier有限公司和中国科学杂志社发布。
保留所有权利。
关键词：爬壁机器人，模块化;生物启发;步态。
1，介绍小型爬壁机器人将会被发现在检查基础设施，城市搜索，民用爆炸等工作上是有用和安全的工具【1,2】，因为其便携性，低成本和更少的潜在危险。
但是，在本爬壁机器人中，一些成功的原型具有小的配置和灵活的运动能力是必须要涉及复杂的结构表面【3】。
这是由于在爬壁机器人设计中的两个困难：找到攀登机构的重量和灵活性之间的一种折衷，并建立一种机制，用一个简单的攀登步态和足够的自由度。
从机器人的角度来看，攀爬机器人的灵活性和重量的确定由运动学，可分为几种典型的类型：多个腿，滑架，轮式和链轨道车【4】。
多腿机器人运动学是复杂的，因为大量的自由度和难以实现稳定的步态【5-7】。
这些类型的机器人使用真空吸盘和抓夹子所附在建筑不符合小型化和低复杂性的要求。
轮式和链轨道车机器人通常便于携带【8,9】。
这类型的机器人的安装方法是负压或推进器，因此可以连续移动机器人。
虽然这些机器人的特征的简单的运动学，它们不容易小型化，由于必要的吸盘区域【10】。
滑架运动学文献【11】赋予了玻璃幕墙清洗机器人简单和可靠的结构，但较低的灵活性。
仿尺蠖气动肠道微机器人运动系统高鹏;颜国正【摘要】目的肠道微机器人的设计采用仿尺蠖气动运动系统,以更好地无创诊断人体肠道.方法机器人采用单节尺蠖结构,利用薄壁气囊和伸缩气缸作为径向钳位机构和轴向伸缩机构.气动系统由微型真空泵和流体分配器构成.该系统在流体分配器的控制下,微型真空泵可以驱动各运动机构,实现微机器人的主动运动.研制的机器人运动系统样机直径20mm,长105mm,质量109.15g,可实现42.4mm的径向变形和35mm的轴向步距.测量了运动机构的输出驱动力,并测试了机器人样机在不同运动环境下的运动性能.结果气动驱动系统能够向运动机构提供充足的驱动力,伸缩机构可以输出最大1.82N的推力,钳位气囊最大钳位压强为23.69kPa,机器人能够在不同角度的刚性管道中运动,并且在离体猪结肠中也能够有效运动.结论仿尺蠖气动肠道微机器人运动系统为人体肠道机器人内窥镜研究提供了一种有效途径.%10.3969/j.issn.1002-3208.2012.05.09【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】7页(P487-493)【关键词】微机器人;尺蠖运动;气体驱动;肠道诊断【作者】高鹏;颜国正【作者单位】上海宇航系统工程研究所上海 201108;上海交通大学电子信息与电气工程学院上海 200240【正文语种】中文【中图分类】R318.60 引言据报道，90%胃肠道恶性肿瘤是由良性息肉转变而来的。
因此，如果能够及时诊断并切除肠道息肉，能够大大降低肠道肿瘤的癌变概率和致死率。
但是，胃肠道作为人体主要的消化场所，具有特殊的生理结构和生化特性，不易于通过外部的诊疗实现准确的诊断。
然而，胃肠道两端开口管状结构，适合微型设备通过插入、吞服等方式进入其内部，并利用微型摄像头、传感器和微型手术机构等，实现无创伤诊断、局部药物释放，甚至是手术治疗。
现阶段应用于临床的商业化微型诊疗设备主要有推入式内窥镜和胶囊内窥镜。
旋转尺蠖压电电机驱动机构自由振动分析邢继春;张楠;李冲【摘要】提出了一种新型旋转尺蠖压电电机。
考虑旋转尺蠖压电电机驱动机构为连续系统，建立了驱动机构动力学模型；利用该动力学模型求解了样机驱动机构的固有频率和模态函数。
分析了系统参数对驱动机构固有频率的影响规律，为旋转尺蠖压电电机的设计打下了理论基础。
%A novel rotary inchworm piezoelectric motor was proposed herein.Considering the driv-ing mechanism of the rotary inchworm piezoelectric motor was a continuous system,the dynamics model of the driving system was presented.The natural frequencies and mode function of the drive mechanism of a prototype were solved by using the dynamics model.The influences of system parame-ters on the natural frequency of the driving mechanism were analyzed.All the conclusions lay a theo-retical foundation for the design of the rotary inchworm piezoelectric motors.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2016(027)015【总页数】7页(P1996-2002)【关键词】旋转尺蠖;驱动机构;模态分析;压电电机【作者】邢继春;张楠;李冲【作者单位】燕山大学，秦皇岛，066004;燕山大学，秦皇岛，066004;燕山大学，秦皇岛，066004【正文语种】中文【中图分类】TH113.1近年来，利用尺蠖运动原理的压电高精密微位移驱动器逐渐应用于精密测量、微机电系统、精密加工装配、纳米科学仪器、生物细胞操纵和半导体装备等领域[1]。
第二十一届“冯如杯”学生参赛作品仿生机械尺蠖（huo）项目编号：指导教师：***作者：***39152297孙诗炎39152211姚连生39152206冯亚春39152210北京航空航天大学2011年3月26日北京航空航天大学第二十一届“冯如杯”学生参赛作品仿生机械尺蠖（huo）指导教师：白相志第一作者：邹征夏39152207其他成员：姚连生39152206孙诗炎39152211冯亚春391522102011年3月26日目录目录................................................................................................ 错误!未定义书签。
摘要.............................................................................................. 错误!未定义书签。
一、项目简介................................................................................ 错误!未定义书签。
1.1项目背景......................................................................... 错误!未定义书签。
二、总体设计................................................................................ 错误!未定义书签。
2.1 总体设计方案................................................................ 错误!未定义书签。
2.2 机械尺蠖的功能要求.................................................... 错误!未定义书签。
尺蠖式直线微驱动器的设计
胡俊峰;杨展宏
【期刊名称】《光学精密工程》
【年(卷),期】2018(026)001
【摘要】针对普通尺蠖式直线微驱动器运动速度低和输出力小等问题,基于柔顺机构设计了一种新型尺蠖式直线微驱动器.微驱动器由箝位机构、驱动机构和输出轴组成,其运动特点是驱动机构驱动箝位机构进行往复直线运动,箝位机构带动输出轴作直线运动.箝位机构和驱动机构均采用柔性杠杆结构,保证了微驱动器所需的箝位力与驱动力,并提高了其运动速度.采用伪刚体方法建立了驱动电压与箝位力、驱动机构输入位移与输出位移之间的关系,根据功能原理建立了输入力与驱动力之间的关系并制作了样机,搭建了实验测试系统进行性能测试,测试结果表明,驱动器最大箝位力为216.43 N,最大驱动力为13.5 N,在驱动电压120 V,频率95 Hz时,达到最大速度48.91 mm/s.
【总页数】10页(P122-131)
【作者】胡俊峰;杨展宏
【作者单位】江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000
【正文语种】中文
【中图分类】TH703;TN384
【相关文献】
1.行走式尺蠖压电直线驱动器研究现状及关键技术综述 [J], 马立;周莎莎;王坤
2.新型微直线驱动器的设计和控制 [J], 姜力;蔡鹤皋;刘宏
3.电磁式柔性直线驱动器概念设计与参数优化 [J], 刘海涛;魏天元;王友渔;刘玉华
4.应用于微直线驱动器的电压源设计 [J], 张宏伟; 王峰; 王健
5.可变电容式直线静电电机的驱动器设计 [J], 袁怡雯;李华峰;李锡龙
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