微型爬行機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域中結(jié)合了仿生學(xué)技術(shù)并運(yùn)用了新材料、新工藝的一大研究方向。本論文所研究的基于壓電驅(qū)動(dòng)的微型六足爬行機(jī)器人融合了多個(gè)領(lǐng)域?qū)W科,包括仿生學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)、微尺度驅(qū)動(dòng)技術(shù)、微系統(tǒng)加工技術(shù)等諸多方面。本論文主要從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、爬行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型、壓電驅(qū)動(dòng)器的理論模型分析、微系統(tǒng)加工工藝、測(cè)試平臺(tái)的搭建以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究等方面對(duì)微型六足爬行機(jī)器人進(jìn)行了相關(guān)研究。首先,基于六足綱昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理提出了一種腿部連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu),并完成了運(yùn)動(dòng)單元節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與壓電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),建立了整體的三維機(jī)構(gòu)模型,隨后對(duì)爬行機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型以及壓電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了理論分析。之后介紹了針對(duì)爬行機(jī)器人各部分零部件的多層材料疊合的加工工藝,通過(guò)該加工工藝制造出了微型六足爬行機(jī)器人的樣機(jī)。最后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了空載和負(fù)載情況的位移響應(yīng)測(cè)試,并分析了其對(duì)整機(jī)運(yùn)行的影響。本論文為微型六足爬行機(jī)器人領(lǐng)域的研究提供了一種新的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)模型,該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與其對(duì)應(yīng)的加工工藝對(duì)今后進(jìn)一步的研究具有一定的指導(dǎo)意義。 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多功能搜救機(jī)器人Fig.1-1Multi-functionrescuerobot

環(huán)境下工作的機(jī)器人種類已經(jīng)越來(lái)越多，如爬行機(jī)器人現(xiàn)在就執(zhí)行各種特殊任務(wù)的重要技術(shù)工具。爬行機(jī)器人是移動(dòng)機(jī)器人角度，可以劃分為：蜘蛛式爬行機(jī)器人、蛇形機(jī)器人、蟑螂式驅(qū)動(dòng)方式，可以劃分為：液壓驅(qū)動(dòng)爬行機(jī)器人、電動(dòng)爬行機(jī)器等；按功能用途，可以劃分為：清洗爬行機(jī)器人、檢測(cè)爬行機(jī)人等；按行動(dòng)方式，可以劃分為：輪式、蠕動(dòng)式、履帶式等[2]。境，可以為爬行機(jī)器人選擇合適的驅(qū)動(dòng)方式與運(yùn)動(dòng)方式，進(jìn)而同結(jié)構(gòu)和用途的爬行機(jī)器人，如電磁吸附多足爬行機(jī)器人、氣器人、電驅(qū)動(dòng)壁面焊弧爬行機(jī)器人等。每種形式的爬行機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外在爬行機(jī)器人領(lǐng)域的研究都成果，其中一些已經(jīng)被運(yùn)用到了實(shí)際任務(wù)中[3]。日本是最早進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)研究的國(guó)家，其成果在各大世界級(jí)目共睹。在爬行機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，目前最尖端的成果也掌握在

要作用是通過(guò)一組加速度器和一個(gè)光纖激光陀螺儀跟蹤機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。機(jī)器人的執(zhí)行器（即腿部）的材料是鋁合金，其強(qiáng)度足以支撐鋼架結(jié)構(gòu)的機(jī)身重量。在每條腿上有 3 個(gè)通過(guò)傳動(dòng)裝置傳遞動(dòng)力的關(guān)節(jié)，以及一個(gè)附有彈簧的“彈性”關(guān)節(jié)。各關(guān)節(jié)上的傳感器可以感知支撐力的變化以及關(guān)節(jié)的位移變化，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電腦分析后可以得知爬行機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中的地勢(shì)變化，并對(duì)下一個(gè)步態(tài)作出相應(yīng)的決策，例如四條腿在下一刻應(yīng)該抬起還是放下，向左走還是向右走。機(jī)器人的腿部關(guān)節(jié)是靠液壓驅(qū)動(dòng)的，在計(jì)算機(jī)的精確控制下，每秒鐘各關(guān)節(jié)的液壓可以實(shí)現(xiàn) 500 次重新配置，這使得機(jī)器人的爬行動(dòng)作具有非�？焖俚膽�(yīng)變能力，例如當(dāng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)到有某一條腿比預(yù)期更早著地，那么很可能爬行機(jī)器人已經(jīng)遇到了一個(gè)障礙物或者正處于上坡的狀態(tài)，隨后計(jì)算機(jī)會(huì)即使修改各關(guān)節(jié)液壓的變化趨勢(shì)，從而及時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)器人的步伐，使機(jī)器人能穩(wěn)定前進(jìn)�！癇igDog”機(jī)器人是目前四足大型爬行機(jī)器人的技術(shù)巔峰，它能很好的適應(yīng)沙地、雪地、樹(shù)林以及山地等各種復(fù)雜地形，并且在突發(fā)外力（例如被從側(cè)面踹了一腳）的作用下依然能很快地恢復(fù)姿態(tài)，唯一一個(gè)比較大的缺點(diǎn)是它的動(dòng)力核心發(fā)出的噪聲實(shí)在太大。波士頓動(dòng)力在該項(xiàng)目中研發(fā)了多個(gè)版本的爬行機(jī)器人，如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3104975