在航空航天領(lǐng)域的月球采樣方向,由于月壤平均厚度過高,以及采樣系統(tǒng)自身動力限制,采集深層次的月壤樣本難度很大。月球隕石坑的崖壁處月壤堆積層次分明,鉆進深度會顯著減少,但常見的探測裝置難以適應(yīng)傾斜度較大的崖壁環(huán)境。本文提出了利用蛇形機器人對隕石坑探測的創(chuàng)新概念,蛇形機器人重心低、穩(wěn)定性好、靈活性高、環(huán)境適應(yīng)力強,可高效的對采樣工作進行支持。針對以上問題,本文基于蛇的生物特征設(shè)計了蛇形機器人的系統(tǒng)構(gòu)型,建立了隕石坑崖壁環(huán)境下的機器人動力學模型,搭建離散元技術(shù)-多體動力學聯(lián)合仿真平臺,建立月壤環(huán)境模型,對蛇形機器人的運動策略進行了優(yōu)化研究。探究了生物蛇的特征和運動步態(tài),基于仿生原理和月壤環(huán)境設(shè)計了蛇形機器人的系統(tǒng)構(gòu)型,設(shè)計頭部、關(guān)節(jié)、尾部多模塊正交連接,并合理選擇驅(qū)動方式,設(shè)計了轉(zhuǎn)動環(huán)部件增加在月壤環(huán)境下的密封性。合理對三維結(jié)構(gòu)進行多次簡化至仿真分析專用模型。建立坐標模型,分析地面摩擦力模型,建立單節(jié)模塊的地面摩擦力模型;基于壓力沉陷理論,建立單節(jié)模塊的月壤阻力模型;最后建立蛇形機器人整體受力方程。基于離散元理論,利用分形維數(shù)概念建立多種月壤顆粒模型,堆積隕石坑初始月壤環(huán)境,模擬隕石坑環(huán)境;基... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1月球地貌分布圖

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文過隕石撞擊形成的隕石坑崖壁，在相同的厚度將會存在更長年代的月壤因此，對月崖的地質(zhì)剖面進行探測，可以極大地促進人類對月球構(gòu)造的認。開展月球隕石坑崖壁探測機器人技術(shù)的研究，對于實現(xiàn)月球探測的科具有極其重要的價值和意義。

展現(xiàn)狀及的蛇形機器人方面的技術(shù)，對國內(nèi)外具有了解。蛇形機器人重心低，靈活度高的特點人發(fā)展現(xiàn)狀機器人領(lǐng)域的先驅(qū)，研制了很多種蛇形機器蛇形機器人，其機器人原型 Active Cord M型由一系列互連模塊組成，每個模塊內(nèi)部持免在移動時橫向滑動并減少切向摩擦，在每控制仍采用主控制方式，沒有準確的反饋控機器人由于結(jié)構(gòu)上的原因，只能實現(xiàn)平面旋足實際用途[21-29]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Adaptive controller design for underwater snake robot with unmatched uncertainties[J]. Anfan ZHANG,Shugen MA,Bin LI,Minghui WANG,Xian GUO,Yuechao WANG.  Science China（Information Sciences）. 2016(05)
[2]基于振蕩器模型的蛇形機器人的步態(tài)仿真[J]. 高琴,王哲龍,胡衛(wèi)建,趙蘭迎.  系統(tǒng)仿真學報. 2015(06)
[3]基于離散單元法多孔陶瓷微球骨支架的微觀結(jié)構(gòu)分析[J]. 魏慶華,汪焰恩,楊明明,魏生民.  工具技術(shù). 2013(12)
[4]基于離散單元法的節(jié)理巖體支護分析[J]. 于崇,李國文,夏祥,周青春.  巖石力學與工程學報. 2013(S2)
[5]基于離散單元法的滑坡堆積及其涌浪計算[J]. 徐寅,陳勝宏.  巖土力學. 2012(09)
[6]蛇形機器人伸縮運動仿生研究[J]. 劉金國,王越超,李斌,陳麗,馬書根.  機械工程學報. 2005(05)
[7]離散單元法的基本原理及其在巖體工程中的應(yīng)用[J]. 侴萬禧.  巖石力學與工程學報. 1986(02)

博士論文
[1]攀爬蛇形機器人的研究[D]. 孫洪.上海交通大學 2007

碩士論文
[1]蛇形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動控制研究[D]. 王生棟.哈爾濱工業(yè)大學 2016



本文編號：3060949