張拉整體結(jié)構(gòu)由相互連接的受拉單元與不連接的受壓單元組成。在生物體中,張拉整體結(jié)構(gòu)不僅表現(xiàn)在細(xì)胞層面,也體現(xiàn)在肌肉骨骼系統(tǒng)中,動物肌肉骨骼系統(tǒng)是由肌肉、骨骼、神經(jīng)和軟體組織等組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),目前在機器人中仍然難以復(fù)現(xiàn)。不過,肌肉骨骼系統(tǒng)雖然復(fù)雜,但結(jié)構(gòu)有序,可以通過神經(jīng)系統(tǒng)對其進(jìn)行控制,使其以非常低的能量成本,實現(xiàn)靈活的運動協(xié)同作用。為充分利用動物體的身體結(jié)構(gòu),神經(jīng)系統(tǒng)要有靈活性和互補性,從而適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境和行為。相比之下,當(dāng)前機器人抵抗外界沖擊的能力都相對較弱。如機器人的頭部與機體大多是剛性連接,自由度相對較少,柔順自由度不夠,不利于抵抗外部擾動。因此,本文提出采用輕質(zhì)、多自由度的柔性張拉整體結(jié)構(gòu)模擬鳥頸結(jié)構(gòu)。論文根據(jù)真實鳥頸結(jié)構(gòu),建立了仿生鳥頸機構(gòu)的骨架結(jié)構(gòu)。多級結(jié)構(gòu)采用同一模塊化構(gòu)型,簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計。相鄰兩級結(jié)構(gòu)之間通過柔性繩索連接。針對本課題提出的仿生鳥頸機構(gòu),更新了動態(tài)松弛法的找形方法,將平衡條件從節(jié)點力平衡變換到剛體子結(jié)構(gòu)力與力矩平衡,使其能夠?qū)哂邢嗷ミB接剛性桿的張拉整體結(jié)構(gòu)快速找形。在反解計算過程中,通過分解的方法將反解計算分為兩步,減少優(yōu)化變量。第一步,將每級結(jié)構(gòu)中心... 

【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)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型張

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2應(yīng)用于穹頂設(shè)計。1986年D.H.Geiger在R.B.Fuller的基礎(chǔ)上將索穹頂應(yīng)用于漢城奧運會的體操館和擊劍館[3]。1992年M.Levy設(shè)計了三角形網(wǎng)格穹頂，作為亞特蘭大奧運會的主體育館，該體育館被評為本年度全美最佳設(shè)計，如圖1-2所示。它是張拉整體結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域成功應(yīng)用的代表，該建筑不僅具有美觀性，網(wǎng)格設(shè)計大大減小了穹頂?shù)闹亓�，降低了建筑成本[4]。同時，張拉整體結(jié)構(gòu)也引起了其他領(lǐng)域研究人員的關(guān)注，如航空航天[6]，土木工程[7]，生物學(xué)[8][9]和機器人技術(shù)[10][11]。圖1-2張拉整體結(jié)構(gòu)的喬治亞穹頂[5]主動張拉整體結(jié)構(gòu)處于結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的最前沿[12]。它被用于主動、可展開的空間結(jié)構(gòu)和自適應(yīng)結(jié)構(gòu)[14]。A.G.Tibert和S.Pellegrino等人對可展開張拉整體結(jié)構(gòu)做了完整的研究設(shè)計，包括初始找形、結(jié)構(gòu)分析和制造[13]，如圖1-3所示。圖1-3可展開的空間結(jié)構(gòu)1959年，倫敦藝術(shù)家JohnMcHale了解到，研究人員發(fā)現(xiàn)病毒的外層(衣殼)由對稱的二十面體組成，但對于它們?nèi)绾谓M合到一起感到困惑，隨即JohnMcHale安排R.B.Fuller與兩名研究員見面，在R.B.Fuller球形張拉結(jié)構(gòu)的影響下，他們逐漸意識到二十面體單元之間如果有相互作用，就可以形成如圖1-4所示的結(jié)構(gòu)[1]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2應(yīng)用于穹頂設(shè)計。1986年D.H.Geiger在R.B.Fuller的基礎(chǔ)上將索穹頂應(yīng)用于漢城奧運會的體操館和擊劍館[3]。1992年M.Levy設(shè)計了三角形網(wǎng)格穹頂，作為亞特蘭大奧運會的主體育館，該體育館被評為本年度全美最佳設(shè)計，如圖1-2所示。它是張拉整體結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域成功應(yīng)用的代表，該建筑不僅具有美觀性，網(wǎng)格設(shè)計大大減小了穹頂?shù)闹亓浚档土私ㄖ杀綶4]。同時，張拉整體結(jié)構(gòu)也引起了其他領(lǐng)域研究人員的關(guān)注，如航空航天[6]，土木工程[7]，生物學(xué)[8][9]和機器人技術(shù)[10][11]。圖1-2張拉整體結(jié)構(gòu)的喬治亞穹頂[5]主動張拉整體結(jié)構(gòu)處于結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的最前沿[12]。它被用于主動、可展開的空間結(jié)構(gòu)和自適應(yīng)結(jié)構(gòu)[14]。A.G.Tibert和S.Pellegrino等人對可展開張拉整體結(jié)構(gòu)做了完整的研究設(shè)計，包括初始找形、結(jié)構(gòu)分析和制造[13]，如圖1-3所示。圖1-3可展開的空間結(jié)構(gòu)1959年，倫敦藝術(shù)家JohnMcHale了解到，研究人員發(fā)現(xiàn)病毒的外層(衣殼)由對稱的二十面體組成，但對于它們?nèi)绾谓M合到一起感到困惑，隨即JohnMcHale安排R.B.Fuller與兩名研究員見面，在R.B.Fuller球形張拉結(jié)構(gòu)的影響下，他們逐漸意識到二十面體單元之間如果有相互作用，就可以形成如圖1-4所示的結(jié)構(gòu)[1]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]仿人頭頸部機器人跟蹤運動控制[J]. 祁若龍,張偉,王鐵軍,李正.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2016(05)
[2]膜結(jié)構(gòu)找形方法——改進(jìn)力密度法[J]. 周樹路,葉繼紅.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2008(03)
[3]張拉膜結(jié)構(gòu)力密度法混合找形分析[J]. 王勇,魏德敏,高振宇.  計算力學(xué)學(xué)報. 2005(05)
[4]索網(wǎng)結(jié)構(gòu)動力松弛法找形的研究應(yīng)用[J]. 蔡宏儒,林宏圖.  四川建筑科學(xué)研究. 2004(02)
[5]張拉膜結(jié)構(gòu)力密度法找形分析中索邊界的處理[J]. 韓大建,徐其功.  空間結(jié)構(gòu). 2002(02)
[6]遺傳算法及其應(yīng)用[J]. 郭宇春,孫連舉,戴宗禮,江涌.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 1998(07)



本文編號：3602765