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

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

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微型機器人
        1.2.2 群體機器人
        1.2.3 欠驅(qū)動機器人
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排
        1.3.1 微型群體機器人硬件設(shè)計
        1.3.2 數(shù)學(xué)模型的建立和路徑擬合方法的設(shè)計
        1.3.3 仿真與實驗
        1.3.4 章節(jié)安排
第2章 機器人硬件的設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 第一代機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.1 零部件選型
        2.2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.3 第一代機器人的電路設(shè)計
    2.4 第二代機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.1 零部件選型
        2.4.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.5 第二代機器人的電路設(shè)計
    2.6 本章小結(jié)
第3章 機器人數(shù)學(xué)模型
    3.1 引言
    3.2 第一代機器人的運動學(xué)與動力學(xué)模型
        3.2.1 坐標系的建立
        3.2.2 模型的基本假設(shè)
        3.2.3 計算過程
        3.2.4 運動軌跡分析
    3.3 第二代機器人的運動學(xué)與動力學(xué)模型
    3.4 參數(shù)分析及優(yōu)化
    3.5 本章小結(jié)
第4章 機器人運動路徑的擬合方法
    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 機器人控制方法
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于ADAMS的運動仿真
    5.1 引言
    5.2 運動仿真的設(shè)置
        5.2.1 基礎(chǔ)設(shè)置
        5.2.2 運動仿真
    5.3 仿真結(jié)果分析
        5.3.1 單向轉(zhuǎn)動
        5.3.2 擬合直線運動
        5.3.3 擬合直徑更大的圓形軌跡
    5.4 本章小結(jié)
第6章 實驗結(jié)果
    6.1 引言
    6.2 實驗原理與方法
        6.2.1 電機轉(zhuǎn)速標定實驗
        6.2.2 電機轉(zhuǎn)速與軌跡直徑的關(guān)系測量實驗
        6.2.3 電機轉(zhuǎn)速與機器人轉(zhuǎn)速的關(guān)系測量實驗
        6.2.4 簡單軌跡運行實驗
        6.2.5 復(fù)雜軌跡運行實驗
    6.3 實驗結(jié)果
        6.3.1 電機轉(zhuǎn)速標定實驗
        6.3.2 電機轉(zhuǎn)速與軌跡直徑的關(guān)系測量實驗
        6.3.3 電機轉(zhuǎn)速與機器人轉(zhuǎn)速的關(guān)系測量實驗
        6.3.4 簡單軌跡運行實驗
        6.3.5 復(fù)雜軌跡運行實驗
        6.3.6 同類對比
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]群體機器人實驗平臺設(shè)計及其編隊控制應(yīng)用[J]. 趙東相,雷斌,陳浩.  南昌工程學(xué)院學(xué)報. 2016(04)
[2]醫(yī)療機器人技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 倪自強,王田苗,劉達.  機械工程學(xué)報. 2015(13)
[3]一種新的自組裝模塊化群體機器人——對接機構(gòu)設(shè)計與自組裝控制[J]. 魏洪興,劉淼,李德忠,王田苗.  機器人. 2010(05)
[4]氣動人工肌肉驅(qū)動仿人靈巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 彭光正,余麟,劉昊.  北京理工大學(xué)學(xué)報. 2006(07)



本文編號：3170545