發(fā)布時(shí)間：2018-01-02 10:04

  本文關(guān)鍵詞：基于萬向機(jī)構(gòu)的仿生蛇的運(yùn)動(dòng)控制研究　出處：《北京理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：自1972年世界上第一臺(tái)仿生蛇樣機(jī)誕生以來,國內(nèi)外對(duì)仿生蛇運(yùn)動(dòng)控制的研究日漸深入,以日本東京工業(yè)大學(xué)的hirose教授、中科院沈陽自動(dòng)化研究所的馬書根和上海交通大學(xué)的黃恒等人為代表,對(duì)仿生蛇的運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了大量研究,提出了多種控制方法并在樣機(jī)中得到應(yīng)用,賦予了仿生蛇更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性。本文在他們的研究基礎(chǔ)上,對(duì)仿生蛇的運(yùn)動(dòng)控制,包括直線行駛控制、轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)控制和側(cè)移運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行研究。通過建模仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)對(duì)幾種典型的傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行驗(yàn)證,并基于此提出兩種新的轉(zhuǎn)彎控制方法。同時(shí)本文提出了一種仿生蛇樣機(jī)的控制系統(tǒng)方案,并基于此完成了S01仿生蛇樣機(jī)的研制。主要研究內(nèi)容如下:(1)對(duì)仿生蛇的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行研究基于國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者的研究成果上,對(duì)仿生蛇的機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行總結(jié)和研究。介紹十字型萬向節(jié)關(guān)節(jié)連接結(jié)構(gòu),并在生物蛇運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究上,對(duì)仿生蛇的幾種典型運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行研究。(2)仿生蛇的運(yùn)動(dòng)控制研究基于hirose、馬書根、黃恒等人的研究,對(duì)仿生蛇直線行駛控制、轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)控制和側(cè)移控制進(jìn)行了研究,通過MATLAB建模仿真實(shí)驗(yàn)總結(jié)出它們的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場景,為切線、組合控制法和S01仿生蛇控制策略的提出提供理論依據(jù)。(3)新的轉(zhuǎn)彎控制法研究基于仿生蛇的運(yùn)動(dòng)控制研究,針對(duì)傳統(tǒng)仿生蛇轉(zhuǎn)彎控制法存在的諸如關(guān)節(jié)角度不連續(xù)、在轉(zhuǎn)彎時(shí)不能充分保持蛇形曲線和轉(zhuǎn)彎效率不高等問題,本文創(chuàng)新性的提出了切線控制法和組合控制法,很好的解決了上述問題,并通過MATLAB建模仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)該控制方法進(jìn)行驗(yàn)證。(4)仿生蛇控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究本文提出了實(shí)驗(yàn)室的第一代仿生蛇樣機(jī)S01的控制系統(tǒng)方案,并協(xié)助實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)完成了樣機(jī)研制、控制系統(tǒng)搭建,實(shí)現(xiàn)了基于PC機(jī)的中央控制主系統(tǒng)、仿生蛇關(guān)節(jié)控制子系統(tǒng)的S01仿生蛇樣機(jī)控制系統(tǒng),通過樣機(jī)實(shí)驗(yàn)證明了此方案的可行性。通過仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)證明:本文研究的直線行駛控制、轉(zhuǎn)彎控制和側(cè)移控制是可行的,其中切線控制法和組合控制法在仿生蛇轉(zhuǎn)彎控制方面,轉(zhuǎn)彎控制效果明顯,適用范圍廣,相較于傳統(tǒng)控制方法有明顯優(yōu)勢;本文提出的仿生蛇控制系統(tǒng)方案在實(shí)際的運(yùn)動(dòng)控制中是可行的。
[Abstract]:This paper studies the motion control of bionic snake based on the research results of bionic snake ' s motion control , including linear travel control , turning motion control and side - shift control . ( 4 ) The design and realization of the bionic snake control system is studied in this paper . The control system scheme of the first generation bionic snake prototype in the laboratory is proposed . The control system is set up by the laboratory team , and the feasibility of the scheme is proved through the simulation and prototype experiment . The simulation and prototype experiment show that the linear travel control , turning control and side - shift control are obvious advantages .

【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB17;TJ5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 孫洪;馬培蓀;王光榮;;蛇形機(jī)器人的一種蠕動(dòng)步態(tài)(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2007年04期

2 趙鐵石;李娜;;蛇形機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模的虛設(shè)機(jī)構(gòu)法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2007年08期

3 李斌,葉長龍;蛇形機(jī)器人的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)研究[J];中國機(jī)械工程;2005年11期

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本文編號(hào)：1368739