本文關(guān)鍵詞：多步態(tài)仿蛇機器人機構(gòu)性能分析及運動控制研究

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【摘要】：多關(guān)節(jié)串聯(lián)仿蛇機器人外形細長柔軟,靈活多變,可以在災(zāi)難中負責搜救任務(wù)、軍事中負責偵察任務(wù)。然而,偵察搜救場景中,地形復雜,任務(wù)緊迫,需要仿蛇機器人具有多種運動形式,靈活變換。考慮地形適應(yīng)性和快速運動能力的要求,本文從機構(gòu)分析和運動控制方向研究一種多步態(tài)仿蛇機器人,實現(xiàn)在崎嶇地面上蜿蜒運動,在平坦地面上輪式運動以及在狹縫中混沌運動。具體研究內(nèi)容為：1、綜合環(huán)境因素以及任務(wù)需求,研究仿蛇機器人的多步態(tài)運動形式。對于蜿蜒運動,為使關(guān)節(jié)角度關(guān)系式簡單化,使用Serpenoid曲線研究蜿蜒運動,針對頭部方向一致化和初始過渡平滑性問題,對關(guān)節(jié)角度關(guān)系式進行一定的變形。對于輪式運動,為使仿蛇機器人具有輪式運動特點,根據(jù)結(jié)構(gòu)特性將整體機構(gòu)分段處理,通過調(diào)節(jié)各分段參數(shù)實現(xiàn)分段功能。2、考慮多步態(tài)運動形式,研究仿蛇機器人機構(gòu)性能。對于輪式運動,采用正交主動輪仿蛇機器人機構(gòu)實現(xiàn)。而對于蜿蜒運動,針對正交主動輪仿蛇機器人不具有各向異性摩擦力問題,研究在主動輪外殼正交環(huán)繞若干被動體輪的解決途徑。主動輪間通過仿生并聯(lián)關(guān)節(jié)連接,通過關(guān)節(jié)自由度、奇異性、運動學關(guān)系推導,得到仿生關(guān)節(jié)性能特點。3、根據(jù)仿蛇機器人多步態(tài)運動形式和機構(gòu)性能特點,研究一種基于Hopfield Neural Network (HNN)的多步態(tài)控制方法。分析各類運動步態(tài)具體曲線形式,將其離散化作為輸入調(diào)整HNN州權(quán)重參數(shù)獲得相應(yīng)的輸出信號。然后根據(jù)各類步態(tài)具有相同的直線形初始形態(tài),利用Motion Shape Code Technique (MSCT)進行初始步態(tài)的生成以及運動過程中步態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。本文通過對正交主動輪仿蛇機器人機構(gòu)分析以及運動控制方法研究,實現(xiàn)仿蛇機器人多步態(tài)運動能力,對搜救偵察仿蛇機器人研究提供了一些參考價值。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
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本文編號：1223475