為了實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人的推進(jìn)裝置具備空間姿態(tài)調(diào)整和大轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力傳遞功能,本文提出了UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)。首先,運(yùn)用螺旋理論計(jì)算了矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的自由度,基于解析法構(gòu)建了矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的位置模型。其次,推導(dǎo)出了矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的輸出矢量和輸入矢量之間的關(guān)系,并采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了位置正解計(jì)算。然后,基于矩陣分析法從速度雅克比矩陣和機(jī)構(gòu)特征性角度研究了機(jī)構(gòu)奇異性,計(jì)算了矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的工作空間。最后,搭建了UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:粒子群優(yōu)化算例在絕對(duì)誤差小于0.001°下可獲得機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的精確位姿,機(jī)構(gòu)的矢量推進(jìn)性能實(shí)驗(yàn)值與理論值存在的最大誤差為5%,這證實(shí)了該機(jī)構(gòu)具有良好的運(yùn)動(dòng)特性和推進(jìn)性能。矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)是通過改變兩條支鏈長度來調(diào)整螺旋槳的推力方向,使機(jī)器人可以具備偏航、俯仰、橫滾等多種運(yùn)動(dòng)模式,有助于其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的水下運(yùn)動(dòng)。

【文章頁數(shù)】：14 頁

【文章目錄】：
1 引 言
2 UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
    2.1 設(shè)計(jì)思想與坐標(biāo)系構(gòu)建
    2.2 UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算
3 UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    3.1 UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的位置反解模型
    3.2 UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的位置正解模型
    3.3 UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的速度建模
    3.4 UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的奇異性分析
    3.5 UPR-UPU-UR矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)的工作空間分析
        (1)支鏈長度限制
        (2)運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)角限制
        (3)支鏈間的相互干涉限制和奇異位形限制
4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
5 結(jié) 論



本文編號(hào)：3832778