仿生機(jī)器人能夠模仿自然界中生物的獨(dú)特特點(diǎn),完成人類無法完成的特殊任務(wù)。而蛇形機(jī)器人更是憑借其強(qiáng)大的地面適應(yīng)能力,在災(zāi)難搜救、管道檢測(cè)等工作中具有廣闊的應(yīng)用前景。為進(jìn)一步拓展蛇形機(jī)器人的步態(tài)模式以提高仿生機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性,本文以采用2-RRU/URR并聯(lián)模塊單元和棘輪機(jī)構(gòu)的仿生蛇形機(jī)器人為主要研究對(duì)象,對(duì)其并聯(lián)模塊單元進(jìn)行詳細(xì)的性能分析,并對(duì)該仿生蛇形機(jī)器人的行走步態(tài)進(jìn)行多步態(tài)規(guī)劃和仿真實(shí)驗(yàn)分析。首先,提出一種用于蛇形機(jī)器人的仿生模塊單元�；谛坷碚�,求得該機(jī)構(gòu)的自由度,并進(jìn)行位置反解分析,求得該并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間,進(jìn)而對(duì)工作空間的區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)劃分,求得該并聯(lián)模塊具有齊次量綱的雅可比矩陣和靈巧度指標(biāo),基于這一指標(biāo)分析該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能。其次,從生物蛇的運(yùn)動(dòng)機(jī)理出發(fā),建立蛇形機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,分別通過基于形態(tài)學(xué)模型、運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)和簡化CPG模型的步態(tài)控制方法來實(shí)現(xiàn)蜿蜒運(yùn)動(dòng),以達(dá)到預(yù)期的仿生效果。在對(duì)該蛇形機(jī)器人所特有的伸縮運(yùn)動(dòng)進(jìn)行步態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)合伸縮運(yùn)動(dòng)對(duì)蛇形機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動(dòng)以及行波運(yùn)動(dòng)加以改進(jìn),拓展出新的運(yùn)動(dòng)步態(tài),來提高蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)效率和越障性能。利用行波控制理論研究蛇形機(jī)... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

蛇形機(jī)器人ACM

蛇形機(jī)器人很早就引起了廣泛的關(guān)注。近些年來，學(xué)者們也從未停止過對(duì)蛇形機(jī)人的研究和創(chuàng)新，從而涌現(xiàn)出了各具特色的蛇形機(jī)器人。蛇形機(jī)器人的主體是由多完全相同的模塊通過不同的關(guān)節(jié)連接所組成的，因而單個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是蛇形器人機(jī)械結(jié)構(gòu)開發(fā)的重點(diǎn)。1.2.1 蛇形機(jī)器人機(jī)構(gòu)和連接方式的研究現(xiàn)狀單元模塊是蛇形機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)多步態(tài)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵�？v觀國內(nèi)外現(xiàn)有的蛇形機(jī)人，根據(jù)單元模塊的自由度數(shù)和連接方式，可以大致分為三大類：單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)平行安裝；雙自由度關(guān)節(jié)如單自由度關(guān)節(jié)正交安裝、虎克鉸傳動(dòng)、齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)、間連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)等；三自由度關(guān)節(jié)則包括萬向鉸，三自由度并聯(lián)模塊等。單轉(zhuǎn)動(dòng)自由度模塊且平行安裝的蛇形機(jī)器人代表，如 Hirose 教授提出的第一個(gè)形機(jī)器人 ACM[1]，如圖 1-1，開創(chuàng)了蛇形機(jī)器人研制的先河，可以很好地實(shí)現(xiàn)蜿蜒動(dòng)。美國 Miller 團(tuán)隊(duì)開發(fā)的蛇形機(jī)器人 S7[2]，如圖 1-2，其外形和生物蛇十分相似，蜒運(yùn)動(dòng)效率極高，但是這類蛇形機(jī)器人一般只具有平面適應(yīng)性。

圖 1-3 UncleASM 圖 1-4 CSR 蛇形機(jī)器人(3) 齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的蛇形機(jī)器人，如東京工業(yè)大學(xué)開發(fā)的 ACM-R5[5]，如圖1-5，該機(jī)器人的關(guān)節(jié)模塊采用一對(duì)伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，具有俯仰和偏航兩個(gè)自由度，且各關(guān)節(jié)模塊是封閉的，可實(shí)現(xiàn)水陸兩棲步態(tài)運(yùn)動(dòng)。挪威科技大學(xué)研制的 Kullo[6]，如圖 1-6，由 10 個(gè)具有光滑球形外殼的單元模塊組成，正交安裝在輸出軸上的伺服電機(jī)用作驅(qū)動(dòng)，并且可以通過齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)側(cè)向運(yùn)動(dòng)和橫向翻滾運(yùn)動(dòng)等，并具有一定的越障能力。圖 1-5ACM-R5 圖 1-6 Kullko

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[7]攀爬蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩分析[D]. 陳春煦.華南理工大學(xué) 2016
[8]肘腕關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人研制[D]. 王曉倩.燕山大學(xué) 2015
[9]基于四邊形機(jī)構(gòu)的蛇形機(jī)器人設(shè)計(jì)[D]. 徐兵.東北大學(xué) 2014
[10]蛇形機(jī)器人步態(tài)生成方法及在橋梁纜索表面檢測(cè)中的應(yīng)用研究[D]. 孫洪超.華南理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2942556