在群體機(jī)器人研究、搜尋搜救、工業(yè)檢測(cè)等多種應(yīng)用領(lǐng)域,一個(gè)成本低、運(yùn)行快、體積小、易制造的微型機(jī)器人可以發(fā)揮巨大作用。但是,目前已有的微型機(jī)器人受到驅(qū)動(dòng)器、供能方式等方面的限制,往往成本高昂,運(yùn)行速度低,制造流程復(fù)雜,難以達(dá)到大規(guī)模使用的目標(biāo)。針對(duì)這些局限性,本文研究了一種以單一振動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源的、欠驅(qū)動(dòng)的微型群體機(jī)器人平臺(tái)。本文重點(diǎn)對(duì)欠驅(qū)動(dòng)微型群體機(jī)器人的硬件結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、軌跡擬合方法、仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容有:（1）通過(guò)挑選市面上已有的簡(jiǎn)單零部件,本課題設(shè)計(jì)出了一個(gè)厘米級(jí)別的,由單一振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人。該機(jī)器人僅由一個(gè)微型振動(dòng)電機(jī)、一塊微型鋰電池、一個(gè)帶有傳感器的微型控制板,以及塑料外殼等四個(gè)部分拼接而成。創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)方案使機(jī)器人的硬件成本較同類研究下降53%,裝配時(shí)間大幅縮短,運(yùn)行速度提高至2 cm/s。（2）課題研究了機(jī)器人在欠驅(qū)動(dòng)的情況下,在二維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)理。發(fā)現(xiàn)微型振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的離心力會(huì)在機(jī)器人與地面的接觸點(diǎn)上產(chǎn)生推力和力矩,分別使機(jī)器人產(chǎn)生周期性平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),從而使機(jī)器人在水平面上的軌跡為圓形。通過(guò)建立運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型,分析了機(jī)器人的受力... 

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

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微型機(jī)器人
        1.2.2 群體機(jī)器人
        1.2.3 欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
        1.3.1 微型群體機(jī)器人硬件設(shè)計(jì)
        1.3.2 數(shù)學(xué)模型的建立和路徑擬合方法的設(shè)計(jì)
        1.3.3 仿真與實(shí)驗(yàn)
        1.3.4 章節(jié)安排
第2章 機(jī)器人硬件的設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 第一代機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.1 零部件選型
        2.2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.3 第一代機(jī)器人的電路設(shè)計(jì)
    2.4 第二代機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.4.1 零部件選型
        2.4.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.5 第二代機(jī)器人的電路設(shè)計(jì)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 機(jī)器人數(shù)學(xué)模型
    3.1 引言
    3.2 第一代機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型
        3.2.1 坐標(biāo)系的建立
        3.2.2 模型的基本假設(shè)
        3.2.3 計(jì)算過(guò)程
        3.2.4 運(yùn)動(dòng)軌跡分析
    3.3 第二代機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型
    3.4 參數(shù)分析及優(yōu)化
    3.5 本章小結(jié)
第4章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑的擬合方法
    4.1 引言
    4.2 直線軌跡的擬合
    4.3 圓形軌跡的擬合
    4.4 任意曲線軌跡的擬合
    4.5 機(jī)器人控制方法
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于ADAMS的運(yùn)動(dòng)仿真
    5.1 引言
    5.2 運(yùn)動(dòng)仿真的設(shè)置
        5.2.1 基礎(chǔ)設(shè)置
        5.2.2 運(yùn)動(dòng)仿真
    5.3 仿真結(jié)果分析
        5.3.1 單向轉(zhuǎn)動(dòng)
        5.3.2 擬合直線運(yùn)動(dòng)
        5.3.3 擬合直徑更大的圓形軌跡
    5.4 本章小結(jié)
第6章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)原理與方法
        6.2.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
        6.2.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速與軌跡直徑的關(guān)系測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        6.2.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速與機(jī)器人轉(zhuǎn)速的關(guān)系測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        6.2.4 簡(jiǎn)單軌跡運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
        6.2.5 復(fù)雜軌跡運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.3.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
        6.3.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速與軌跡直徑的關(guān)系測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        6.3.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速與機(jī)器人轉(zhuǎn)速的關(guān)系測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        6.3.4 簡(jiǎn)單軌跡運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
        6.3.5 復(fù)雜軌跡運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
        6.3.6 同類對(duì)比
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]群體機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及其編隊(duì)控制應(yīng)用[J]. 趙東相,雷斌,陳浩.  南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2016(04)
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本文編號(hào)：3170545