【摘要】：爬行機器人作為機器人的一個分支,是機器人領域一個重要的發(fā)展方向。爬行機器人研究已成為當今機器人學領域的熱門課題之一。近年來隨著對仿生機器人研究的不斷探索和研究,目前研制出了一些仿生爬行機器人。雖然研發(fā)的機器人能夠能進行靈活地爬行和方便地操作,但卻存在著驅(qū)動元件多、結(jié)構復雜,控制繁瑣、負載能力較差等缺點。本文致力于設計研制一種結(jié)構簡單,驅(qū)動元件少,負載能力強,控制簡單的欠驅(qū)動爬行機器人。論文的主要工作包括:機器人欠驅(qū)動夾緊機構的結(jié)構設計,幾何參數(shù)和驅(qū)動參數(shù)的理論分析和計算;對夾緊機構和驅(qū)動機構靜力學和運動學的分析;對爬行機器人進行三維虛擬樣機的建模和動力學虛擬仿真分析。本文在對欠驅(qū)動機構進行研究的基礎上,將欠驅(qū)動機構引用到爬行機器人中,設計了爬行機器人的夾緊結(jié)構,降低了結(jié)構和操作的復雜性。采用力封閉和形封閉理論研究方法分析了包絡夾緊狀態(tài)下的靜力學模型及夾緊穩(wěn)定性等;選用多種傳感器、電機、驅(qū)動器等設計了爬行機器人的驅(qū)動系統(tǒng);并綜合采用三維軟件SolidWorks和動力學分析軟件ADAMS分別進行虛擬樣機模型的建模和動力學虛擬仿真,驗證了設計的合理性和可行性。與一般地爬行機器人相比,連桿欠驅(qū)動爬行機器人具有驅(qū)動元件少、結(jié)構緊湊、控制簡單,負載大爬行自適應性等優(yōu)點。將欠驅(qū)動機構應用在爬行機器人上,不僅可以較好地增強爬行機器人的實用性,并在一定程度上拓展其應用空間,從而可很好地服務于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天及軍事等領域。
[Abstract]:As a branch of robot, crawling robot is an important developing direction in robot field. The research of crawling robot has become one of the hot topics in the field of robotics. In recent years, with the research of bionic robot, some bionic crawlers have been developed. Although the robot can crawl flexibly and operate conveniently, it has many disadvantages, such as many driving components, complex structure, cumbersome control, poor load capacity and so on. This paper is devoted to the design and development of an underactuated crawling robot with simple structure, less driving components, strong load capacity and simple control. The main work of this paper includes: the structure design of the underactuated clamping mechanism, the theoretical analysis and calculation of the geometric parameters and the driving parameters, the statics and kinematics analysis of the clamping mechanism and the driving mechanism; The 3D virtual prototype modeling and dynamic virtual simulation analysis of the crawling robot are carried out. Based on the research of underactuated mechanism, this paper applies underactuated mechanism to crawler robot, designs clamping structure of crawling robot, and reduces the complexity of structure and operation. The static model and clamping stability under envelope clamping are analyzed by means of the theory of force seal and shape closure, and the driving system of crawling robot is designed by using a variety of sensors, motors and actuators. The modeling and dynamic simulation of the virtual prototype model are carried out by using the three-dimensional software SolidWorks and the dynamics analysis software ADAMS, respectively. The rationality and feasibility of the design are verified. Compared with the general crawling robot, the link underactuated crawling robot has the advantages of less driving components, compact structure, simple control and large load crawling adaptability. The application of underactuated mechanism to crawling robot can not only enhance the practicability of crawler robot, but also expand its application space to a certain extent, thus it can serve industry, agriculture, aviation and aerospace, military affairs and so on.
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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