软体机器人技术

软体机器人是由智能柔软材料制造而成，本书全面介绍了软体机器人的特点、驱动原理、主要类型及其应用领域。全书共9章，内容涵盖介电弹性体、形状记忆材料、离子聚合物、水凝胶、电/磁流变体及流体等多种致动软体机器人，并探讨了折纸机器人及柔性传感器技术，同时展示了软体机器人在移动、医疗、人机交互等方面的广阔应用前景。 本书内容丰富、结构清晰，能够帮助读者了解软体机器人关键技术及未来发展趋势。本书可供机器人相关专业师生阅读参考，也适合软体机器人领域的科研人员、工程师以及对软体机器人技术感兴趣的读者阅读。

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第1章　概述　001 1.1　软体机器人的组成002 1.2　软体机器人的特点003 1.3　软体机器人的分类006 1.4　软体机器人的应用007 参考文献009 第2章　介电弹性体致动软体机器人　011 2.1　介电弹性体驱动原理012 2.1.1　介电弹性体变形原理012 2.1.2　介电弹性体驱动器工作原理013 2.2　介电弹性体分类及制备方法014 2.2.1　硅橡胶及其复合材料015 2.2.2　聚氨酯及其复合材料015 2.2.3　丙烯酸类弹性体015 2.3　典型介电弹性体软体机器人015 2.3.1　平面爬行机器人016 2.3.2　水下机器人022 2.3.3　飞行机器人025 2.4　介电弹性体软体机器人的应用026 2.4.1　人工肌肉026 2.4.2　软体机器人抓手029 2.4.3　航空航天领域的应用030 参考文献033 第3章　形状记忆材料致动软体机器人　036 3.1　形状记忆聚合物致动软体机器人036 3.1.1　形状记忆聚合物的致动原理036 3.1.2　形状记忆聚合物的分类及制备方法043 3.1.3　典型形状记忆聚合物致动软体机器人046 3.1.4　形状记忆聚合物在多领域的应用049 3.2　形状记忆合金致动软体机器人053 3.2.1　形状记忆合金的分类及制备方法054 3.2.2　形状记忆合金的致动原理056 3.2.3　典型形状记忆合金致动软体机器人及其应用056 参考文献061 第4章　离子聚合物致动软体机器人　066 4.1　离子聚合物分类及致动原理066 4.1.1　离子聚合物分类066 4.1.2　离子液凝胶致动原理067 4.1.3　离子聚合物-金属复合材料致动原理068 4.2　离子聚合物致动器制备方法069 4.2.1　离子液凝胶致动器制备方法069 4.2.2　离子聚合物-金属复合材料致动器制备方法071 4.3　典型离子聚合物致动软体机器人073 4.3.1　离子液凝胶致动软体机器人073 4.3.2　离子聚合物-金属复合材料致动软体机器人075 参考文献078 第5章　水凝胶致动软体机器人　080 5.1　水凝胶与软体机器人080 5.1.1　水凝胶简介080 5.1.2　水凝胶基软体机器人简介080 5.2　水凝胶致动器的分类081 5.2.1　热响应致动器081 5.2.2　化学响应致动器082 5.2.3　光学响应致动器083 5.2.4　电响应致动器084 5.2.5　磁响应致动器085 5.2.6　液压响应致动器085 5.3　典型水凝胶致动软体机器人及其应用086 5.3.1　无约束毫米级软体机器人086 5.3.2　受含羞草启发的双层水凝胶致动器087 5.3.3　电辅助离子印刷水凝胶090 5.3.4　由天然多糖构建的双层水凝胶致动器095 5.3.5　DNA 序列响应水凝胶096 5.3.6　一种能实现蚯蚓状定向蠕动爬行的各向异性水凝胶执行器098 5.3.7　液压响应致动器和机器人099 参考文献102 第6章　电/磁流变体致动软体机器人　104 6.1　电/磁流变体的致动原理105 6.1.1　电流变体的致动原理105 6.1.2　磁流变体的致动原理108 6.2　电/磁流变体的分类及制备方法108 6.2.1　电流变体108 6.2.2　磁流变体112 6.3　电/磁流变体致动软体机器人及其应用118 6.3.1　典型电/磁流变体致动软体机器人118 6.3.2　电/磁流变体致动软体机器人的应用123 参考文献125 第7章　流体致动软体机器人　128 7.1　流体致动器及其特点129 7.1.1　流体致动器工作原理129 7.1.2　流体致动器的特点129 7.2　流体致动器的分类129 7.2.1　弹性流体致动器129 7.2.2　波纹结构软体致动器131 7.2.3　折叠软体致动器133 7.2.4　纤维约束致动器135 7.3　介质材料138 7.3.1　现有材料138 7.3.2　新材料139 7.4　流体致动器的制造方法139 7.4.1　浇铸成型140 7.4.2　形状沉积141 7.4.3　软光刻141 7.4.4　3D 打印142 7.5　应用领域145 7.5.1　特种作业145 7.5.2　抓持作业146 7.5.3　医疗康复147 参考文献148 第8章　折纸机器人　151 8.1　折纸概述151 8.1.1　Miura-ori 机构152 8.1.2　Ron Resch 机构152 8.1.3　Waterbomb 机构153 8.1.4　Square-Twist 机构153 8.2　折纸机器人的驱动原理和特点154 8.2.1　非功能材料驱动154 8.2.2　形状记忆聚合物驱动155 8.2.3　形状记忆合金驱动157 8.2.4　磁驱动158 8.3　制造方法161 8.3.1　浇铸成型161 8.3.2　3D 打印成型161 8.3.3　激光刀数字化切割材料成型163 8.4　典型的折纸机器人164 参考文献167 第9章　柔性传感器技术　170 9.1　柔性传感器简介170 9.2　柔性传感器的分类及传感机理171 9.2.1　柔性应变传感器171 9.2.2　柔性压力传感器174 9.2.3　柔性温度传感器175 9.2.4　柔性化学传感器177 9.3　柔性传感器材料178 9.3.1　基底材料179 9.3.2　传感层及电极材料181 9.4　柔性传感器制备工艺183 9.4.1　光刻工艺184 9.4.2　表面沉积技术184 9.4.3　印刷工艺185 9.5　柔性传感器的典型应用187 9.5.1　软体机器人188 9.5.2　健康监测189 9.5.3　虚拟现实与人机交互190 参考文献192