本課題以軟體爬行機(jī)器人為研究對(duì)象,主要針對(duì)軟體爬行機(jī)器人結(jié)構(gòu)、制作工藝、材料特性、摩擦特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和應(yīng)力應(yīng)變特性進(jìn)行研究,以四足X型機(jī)器人為主要研究對(duì)象,并根據(jù)四足X型機(jī)器人存在的問(wèn)題,提出了六足微氣囊型機(jī)器人,試圖改善軟體爬行機(jī)器人的性能。通過(guò)硅橡膠結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),使得硅橡膠軀體的各部位彈性模量不同,在氣腔內(nèi)充入高壓氣體的過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人軀干的定向彎曲,從而實(shí)現(xiàn)爬行、蠕動(dòng)等動(dòng)作。通過(guò)靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn),分析四足X型機(jī)器人的特性。并結(jié)合有限元仿真,對(duì)四足X型機(jī)器人進(jìn)行分析。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)存在機(jī)器人局部結(jié)構(gòu)特性變軟現(xiàn)象,這種硅膠損傷機(jī)理被稱(chēng)為Mullins效應(yīng),該效應(yīng)的存在導(dǎo)致軟體機(jī)器人的特性發(fā)生顯著的變化,仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果出入較大。采用在仿真過(guò)程中引入Mullins本構(gòu)模型的方法,可以很好地改善仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的匹配程度。并針對(duì)Mullins效應(yīng)給軟體機(jī)器人帶來(lái)的問(wèn)題,提出應(yīng)對(duì)策略。軟體爬行機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)的受力來(lái)源是與地面的摩擦力,依據(jù)現(xiàn)有橡膠摩擦理論,建立摩擦力的數(shù)學(xué)模型,分析軟體爬行機(jī)器人本體采用的超彈性體的摩擦產(chǎn)生原因和控制方法,從而進(jìn)一步指導(dǎo)軟體爬行機(jī)器...

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 軟體爬行機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 軟體爬行機(jī)器人的國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 軟體爬行機(jī)器人的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述的簡(jiǎn)析
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 四足X型軟體機(jī)器人結(jié)構(gòu)變形特性研究
    2.1 引言
    2.2 四足X型機(jī)器人氣囊變形原理簡(jiǎn)介
        2.2.1 四足X型機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
        2.2.2 四足X型機(jī)器人模型選擇
    2.3 四足X型軟體機(jī)器人制作工藝探究
    2.4 四足X型機(jī)器人充氣特性實(shí)驗(yàn)及分析
        2.4.1 充氣實(shí)驗(yàn)設(shè)備及平臺(tái)的搭建
        2.4.2 靜態(tài)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)及分析
        2.4.3 充放氣動(dòng)態(tài)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)及分析
    2.5 四足X型機(jī)器人有限元仿真分析
        2.5.1 仿真本構(gòu)模型的選擇
        2.5.2 有限元仿真參數(shù)設(shè)置
        2.5.3 四足X型機(jī)器人實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)比
        2.5.4 四足X型機(jī)器人足端不同結(jié)構(gòu)的對(duì)比
    2.6 本章小結(jié)
第3章 四足X型軟體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性研究
    3.1 引言
    3.2 硅橡膠摩擦機(jī)理簡(jiǎn)介
        3.2.1 Moor摩擦理論簡(jiǎn)介
        3.2.2 摩擦力的數(shù)學(xué)模型
    3.3 摩擦力測(cè)量實(shí)驗(yàn)與分析
        3.3.1 污染的玻璃表面摩擦力實(shí)驗(yàn)
        3.3.2 人造草坪表面的摩擦力實(shí)驗(yàn)
        3.3.3 光潔表面摩擦力實(shí)驗(yàn)
        3.3.4 負(fù)載對(duì)摩擦力影響實(shí)驗(yàn)
        3.3.5 姿態(tài)對(duì)比實(shí)驗(yàn)
    3.4 步態(tài)規(guī)劃
        3.4.1 步態(tài)總體策略
        3.4.2 步態(tài)分步解析
    3.5 四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        3.5.1 光潔玻璃表面運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        3.5.2 光潔塑料板表面運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        3.5.3 人造草坪表面運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        3.5.4 碎石、沙土表面實(shí)驗(yàn)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 Mullins效應(yīng)對(duì)軟體機(jī)器人的影響
    4.1 引言
    4.2 Mullins效應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生
    4.3 基于唯象學(xué)的偽彈性本構(gòu)模型
    4.4 考慮Mullins效應(yīng)影響的有限元分析
        4.4.1 Mullins效應(yīng)的參數(shù)設(shè)置
        4.4.2 Mullins效應(yīng)對(duì)軟體機(jī)器人影響程度的對(duì)比分析
    4.5 硅橡膠損傷的影響以及應(yīng)對(duì)策略
        4.5.1 硅橡膠損傷的影響
        4.5.2 應(yīng)對(duì)策略
    4.6 本章小結(jié)
第5章 六足微氣囊軟體機(jī)器人
    5.1 引言
    5.2 六足微氣囊機(jī)器人的工藝研究
        5.2.1 液體硅橡膠的特性
        5.2.2 液態(tài)金屬特性
        5.2.3 制作工藝流程
    5.3 六足微氣囊型機(jī)器人變形原理
    5.4 有限元仿真分析
    5.5 六足微氣囊型機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃
    5.6 四足與六足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與性能對(duì)比
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3788635