軟件機器人原理、設計及應用

費燕瓊，博士，上海交通大學機械與動力工程學院教授，醫療機器人研究院雙聘教授。2010年至2011年美國MIT機械系訪問學者。主要從事軟件機器人、模塊化機器人、康覆機器人、特種機器人、機器人學等方面的研究，先後主持了國家自然科學基金、教育部ZB預研聯合基金、國防科技創新快速響應、上海市自然科學基金、航天創新基金、重點研發等各類科研課題30餘項；獲得國家發明專利授權25項；發表學術論文100餘篇，較早提出並開發出差動式氣壓驅動軟件機器人、剛-柔軟件機器人等，相關論文發表在Soft Robotics、IEEE-ASME Transactions on Mechatron-ics、IEEE Robotics & Automation Magazine等期刊上；培養研究生40餘名。獲得上海市科技進步二等獎、IEEE M2VIP國際會議最佳論文獎、上海交通大學燭光獎勵計劃等。擔任多個國際期刊編委、國際會議Technical Com-mittee委員，及教育部、國家自然科學基金委、深圳市科技創新委員會人才項目等重大項目的評審專家。

第1章緒論
1.1 軟件機器人的由來
1.2 軟件機器人的概念
1.3 軟件機器人的分類
1.3.1 依照用途分類
1.3.2 依照驅動方式分類
1.3.3 依照結構分類
1.3.4 依照受控方式分類
1.3.5 依照能量供給方式分類
1.3.6 依運動方式分類
1.4 軟件機器人的發展
1.4.1 軟件機器人國外發展
1.4.2 軟件機器人國內發展狀況
1.5 軟件機器人的應用
1.5.1 在醫療方面的應用
1.5.2 在工業方面的應用
1.5.3 在特種情況下的應用
1.6 本書概要
1.7 小結
第2章軟件機器人的仿生機理與結構
2.1 陸用軟件機器人
2.1.1 蠕蟲式軟件機器人
2.1.2 毛蟲（尺蠖）式軟件機器人
2.1 .3 蝗蟲式軟件機器人
2.1.4 仿象鼻軟件機器人
2.1.5 仿人手式軟件機器人
2.2 水下軟件機器人
2.2.1 章魚式軟件機器人
2.2.2 魚式軟件機器人
2.2.3 海星式軟件機器人
2.2 .4 蝠鱝式軟件機器人
2.3 空氣軟件機器人
2.4 小結
第3章軟件機器人的驅動原理
3.1 流體驅動
3.1.1 氣動式驅動
3.1.2 液動式驅動
3.2 形狀記憶合金（SMA）驅動
3.2.1 SMA驅動的單環形軟件機器人
3.2.2 SMA驅動雙模組環形軟件機器人
3.3 電活性聚合物（EAP）驅動
3.3.1 離子型電活性聚合物
3.3.2 電子型電活性聚合物
3.4 化學驅動
3.4.1 響應水凝膠驅動
3.4.2 內燃爆炸驅動
3.5 小結
第4章軟件機器人的運動建模
4.1 SMA變形驅動運動建模
4.1.1 形狀記憶合金變形建模與實驗驗證
4.1.2 基於SMA的單環形軟件機器人結構設計及變形運動建模
4.1.3 基於SMA的單環形軟件機器人動力學建模與模擬
4.1.4 SMA變形與運動分析結
4.2 氣壓驅動膨脹變形建模
4.2.1 軟件驅動器結構
4.2.2 軟件驅動器的變形建模
4.2.3 差動式氣壓驅動軟件爬行機器人
4.2.4 差動式氣壓驅動軟件爬行機器人運動建模
4.3 小結
第5章軟件機器人的控制
5.1 控制系統
5.1.1 氣動控制系統設計
5.1.2電動控制系統設計
5.2 控制方法
5.2.1 PID控制
5.2.2 神經網絡控制演算法
5.2.3 模糊控制
5.3 控制實例及實驗
5.3.1 軟件爬行機器人的控制策略
5.3.2 多模組軟件機器人運動控制及實驗
5.3 .3 SMA驅動的環形軟件機器人控制
5.4 小結
第6章傳感器
6.1 電阻型傳感器
6.1.1 FlexSensor型商用傳感器
6.1.2 導電液體註入矽膠腔體形成的傳感器
6.1.3 導電橡膠傳感器
6.2 光纖傳感器
6.3 電容型傳感器
6.4 磁性傳感器
6.5 小結
第7章軟件機器人的設計與製造
7.1 設計原則
7.2 製作材料的選取
7.2.1 矽膠
7.2.2 形狀記憶合金（SMA）
7.2.3 介電彈性體
7.3 製作方法與流程
7.3. 1 形狀沈積製造
7.3.2 軟件轉印技術
7.3.3 失蠟鑄造
7.3.4 多材料3D打印
7.4 製造實例
7.4.1 差動驅動軟件機器人的製造
7.4.2 一體式雙向彎曲軟件驅動器的製造
7.5 小結
第8章軟件機器人的應用實例
8.1 醫療機器人
8.1.1 軟件復健手套
8.1.2 軟件膝關節外骨骼機器人
8.1.3 軟件肩關節復健機器人
8.1.4代剛軟耦合下肢外骨骼機器人
8.1.5 心臟輔助支援器
8.1.6 微型軟件折疊機器人
8.2 工業機器人
8.2.1 機械手爪
8.2.2 軟件機器人運輸平臺
8.3 小結
參考文獻