本文關(guān)鍵詞：多足仿生機(jī)械蟹步態(tài)仿真及樣機(jī)研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

…川…｜｜】ｆＩ……】】｜｜｜ｌ｜ｌ】Ｉ…Ⅲ；Ｙ１４３７２４６分類號(hào)：——Ｃ：——ＵＤ密級(jí)：編；工學(xué)碩士學(xué)位論文；多足仿生機(jī)械蟹步態(tài)仿真及樣機(jī)研制；碩士研究生：王剛；指導(dǎo)教師：孟慶鑫教授；學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士；學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械電子工程；所在單位：機(jī)電工程學(xué)院；論文提交日期：２００８年４月；論文答辯日期：２００８年６月學(xué)位授予單位：哈爾濱；哈爾濱丁程大學(xué)碩士學(xué)位

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Ｙ１４３７２４６分類號(hào)：——Ｃ：——ＵＤ密級(jí)：編號(hào)：

工學(xué)碩士學(xué)位論文

多足仿生機(jī)械蟹步態(tài)仿真及樣機(jī)研制

碩士研究生：王剛

指導(dǎo)教師：孟慶鑫教授

學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士

學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械電子工程

所在單位：機(jī)電工程學(xué)院

論文提交日期：２００８年４月

論文答辯日期：２００８年６月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)

哈爾濱丁程大學(xué)碩士學(xué)位論文

摘要

隨著控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、仿生學(xué)、人工智能以及信息與感知技術(shù)的研究的深入，帶動(dòng)了仿生機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，目前仿生機(jī)器人技術(shù)的水平已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家高科技水平和工業(yè)自動(dòng)化程度的重要標(biāo)志，也成為當(dāng)前科學(xué)研究的熱點(diǎn)方向。

論文對(duì)國(guó)內(nèi)外仿生機(jī)器人的發(fā)展和取得的最新成果進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，在總結(jié)前幾型多足仿生機(jī)械蟹研究的基礎(chǔ)上，采用仿生學(xué)的設(shè)計(jì)思想改進(jìn)設(shè)計(jì)了新型多足仿生機(jī)械蟹。

論文提出了新型多足仿生機(jī)械蟹樣機(jī)總體方案，完成了新型多足仿生機(jī)械蟹樣機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；提出了采用諧波減速器的新型機(jī)器人關(guān)節(jié)，并對(duì)驅(qū)動(dòng)方式的選擇進(jìn)行了詳細(xì)的論證；從仿生學(xué)角度出發(fā)，對(duì)８?jìng)�(gè)步行足進(jìn)行了合理的自由度分布設(shè)置，使機(jī)器人具有可翻轉(zhuǎn)行走特性，大大提高機(jī)器人水下環(huán)境運(yùn)動(dòng)的耐波性和適應(yīng)性；采用遞階式控制思想，提出了新型多足仿生機(jī)械蟹樣機(jī)的控制系統(tǒng)的總體框架，進(jìn)行了硬件電路和控制軟件設(shè)計(jì)；對(duì)新型多足仿生機(jī)械蟹的各種步態(tài)形式進(jìn)行了分析比較，論證了雙四足步態(tài)的可行性和穩(wěn)定性；對(duì)新型多足仿生機(jī)械蟹的步態(tài)軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，并采用Ｍａｔｌａｂ和Ａｄａｍｓ軟件聯(lián)合對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了仿真，實(shí)現(xiàn)了平坦路面直線運(yùn)動(dòng)、上下臺(tái)階及上下坡的運(yùn)動(dòng)仿真模擬；搭建新型多足仿生機(jī)械蟹樣機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果指導(dǎo)新型樣機(jī)的理論研究工作和設(shè)計(jì)改進(jìn)過(guò)程。同時(shí)，．論文對(duì)新型多足仿生機(jī)械蟹水下防腐蝕問(wèn)題進(jìn)行了研究。

在完成上述工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了新型多足仿生機(jī)械蟹新型樣機(jī)的概念設(shè)，工程設(shè)計(jì)和樣機(jī)的加工、制造，完成了新型多足仿生機(jī)器人的樣機(jī)裝配，對(duì)樣機(jī)各關(guān)節(jié)進(jìn)行了調(diào)試，測(cè)試了各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)性能、運(yùn)動(dòng)范圍；完成了控制電路的設(shè)計(jì)和功能的調(diào)試。關(guān)鍵詞：多足仿生機(jī)械蟹；諧波減速器；步態(tài)；聯(lián)合仿真；分層遞階控制

哈爾濱Ｔ程大學(xué)碩士學(xué)位論文

Ａｂｓｔｒａｃｔ．

Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍｔｈｅｏｒｙ，ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｂｉｏｎｉｃｓ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｓｅｎｓａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｂｉｏｎｉｃｒｏｂｏｔｓ’ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｓｒａｐｉｄｌｙ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｙｍｂｏｌｓｔｈａｔｃｏｕｌｄｃｏｎｖｅｙｔｈｅｈｉｇｈ?ｔｅｃｈｌｅｖｅｌｓａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｕｔｏｍａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｓｏｆ

ｒｅｓｅａｒｃｈ．ａｃｏｕｎｔｒｙ．Ａｎｄｎａｔｕｒａｌｌｙｉｔｉｓｔｏｂｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ

Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｗｏｒｌｄ’＆ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓａｎｄｌａｔｅｓｔａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓａｂｏｕｔｂｉｏｎｉｃ

ｔ０ｒｏｂｏｔｓ’ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｆｏｒｍｅｒｔｙｐｅｓ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｎｏｖｅｌｍｕｌｔｉ．．ｆｏｏｔｃｒａｂｕｓｉｎｇｔｈｅｔｈｏｕｇｈｔｓ

ａｏｆｂｉｏｎｉｃｓｈａｓｂｅｅｎｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓ

ｍｕｌｔｉ．１ｅｇｇｅｄｃｒａｂｐｒｏｔｏｔｙｐｅ

ｄｅｓｉｇｎｇｅｎｅｒａｌｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｆｏｒｔｈｅｎｏｖｅｌｂｉｏｎｉｃｍａｃｈｉｎｅ，ｃｏｍｐｌｅｔｅｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａａｎｄａｌｓｏｇｉｖｅｓ

ａａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｒｏｂｏｔｊｏｉｎｔｆｏｒＯｉｌｂｉｏｎｉｃｍｕｌｔｉ—ｌｅｇｇｅｄｍａｃｈｉｎｅｔｈａｔｄｅｐｅｎｄｅｄｔｏ

ｒａｔｉｏｎａｌｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｅｘｔｅｎｔｔｈｅｕｓｅｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｄｕｃｅｒ．Ａｆｔｅｒｗａｒｄｓｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎａｎｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｒｅｅｄｏｍｓｏｆｅｉｇｈｔｌｅｇｓｈａｖｅ

ａａｓｓｅｍｂｌｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂｉｏｎｉｃｓ，ｔｏｏ．Ｉｎ

ｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｗａｌｋｉｎｇｉｎｖｅｒｓｅｄ，，ｗｈｉｃｈｓｅｎｓｅ，ｔｈｉｓｍａｃｈｉｎｅｈａｓｔｈｅｉｔｓｅｎｈａｎｃｅｓｍｏｂｉｌｉｔｙｉｎａｍｐｈｉｂｉｏｕｓｅｎｖｉｒｏ衄ｅｎｔ．Ａｎｄｔｈｅｎ

ｉｎｔｈｅｔｈｅｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｏｔｈｅｒｗｉｓｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｖａｒｉａｂｌｅｇａｉｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ

ｆｉｎｉｓｈｅｄｂａｓｅｄ

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｎａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．ＡｇｒｅａｔｎｕｍｂｅｒｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｏｆＡＤＡＭＳａｎｄＣＯ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＭａｔｌａｂ．Ｔｈｅｓｅｓｌｏｐｅａｎｄｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｔｒａｉｇｈｔｍｏｖｉｎｇ，ａｓｃｅｎｄｉｎｇａｎｄｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ

ｏｂｓｔａｃｌｅｃｒｏｓｓｉｎｇｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｏｕｂｌｅ—ｆｏｕｒｇａｉｔ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｍｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．

ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌＦｉｎａｌｌｙ，ａｆｔｅｒｆｉｎｉｓｈｉｎｇｔｈｅｗｏｒｋｓａｂｏｖｅ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓ

ａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｓｏｆｔｈｉｓｎｅｗｍｕｌｔｉ—ｌｅｇｇｅｄｃｒａｂｐｒｏｔｏｔｙｐｅｍａｃｈｉｎｅａｎｄｔｈｅｎｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅＷａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，

哈爾濱工程大學(xué)碩十學(xué)位論文

ｔｈｅｍｏｖｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｈａｖｅｂｅｅｎｔｅｓｔｅｄｄｅｂｕｇｇｅｄ．ａｎｄ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ－ｌｅｇｇｅｄｂｉｏｎｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｒａｂ；ｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｄｕｃｅｒ；ｇａｉｔ；

ＣＯ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｈｉｅｒａｒｃｈｙｃｏｎｔｒｏｌ

哈爾濱工程大學(xué)

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明

本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)等的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。

作者（簽字）：墨型

日期：２幻云年多月１３Ｆｔ

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