為了實現(xiàn)水下機器人的推進裝置具備空間姿態(tài)調(diào)整和大轉(zhuǎn)矩的動力傳遞功能,本文提出了UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)。首先,運用螺旋理論計算了矢量推進機構(gòu)的自由度,基于解析法構(gòu)建了矢量推進機構(gòu)的位置模型。其次,推導出了矢量推進機構(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)化算法對矢量推進機構(gòu)進行了位置正解計算。然后,基于矩陣分析法從速度雅克比矩陣和機構(gòu)特征性角度研究了機構(gòu)奇異性,計算了矢量推進機構(gòu)動平臺的工作空間。最后,搭建了UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的實驗平臺,并進行了試驗研究。數(shù)值仿真和實驗結(jié)果表明:粒子群優(yōu)化算例在絕對誤差小于0.001°下可獲得機構(gòu)動平臺的精確位姿,機構(gòu)的矢量推進性能實驗值與理論值存在的最大誤差為5%,這證實了該機構(gòu)具有良好的運動特性和推進性能。矢量推進機構(gòu)是通過改變兩條支鏈長度來調(diào)整螺旋槳的推力方向,使機器人可以具備偏航、俯仰、橫滾等多種運動模式,有助于其實現(xiàn)復雜的水下運動。

【文章頁數(shù)】：14 頁

【文章目錄】：
1 引 言
2 UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的創(chuàng)新設計
    2.1 設計思想與坐標系構(gòu)建
    2.2 UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的自由度計算
3 UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的運動學建模
    3.1 UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的位置反解模型
    3.2 UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的位置正解模型
    3.3 UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的速度建模
    3.4 UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的奇異性分析
    3.5 UPR-UPU-UR矢量推進機構(gòu)的工作空間分析
        (1)支鏈長度限制
        (2)運動副轉(zhuǎn)角限制
        (3)支鏈間的相互干涉限制和奇異位形限制
4 實驗驗證
5 結(jié) 論



本文編號：3832778