發(fā)布時間：2024-03-17 03:10

　　本文以4SRRR足式爬壁機器人為研究對象,針對船舶表面的攀爬問題,系統(tǒng)的從吸附裝置、移動方式、步態(tài)規(guī)劃、運動學(xué)分析、動力學(xué)分析、控制策略等多方面展開研究,對其工程應(yīng)用與推廣提供重要理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。首先,根據(jù)船舶表面為導(dǎo)磁性材料的特性,對幾種不同的吸附方式進行了對比,選取了能耗最低,吸附最穩(wěn)定的吸附裝置,從越障、移動效率、控制難度等多方面考慮選取了最佳的移動方式,對最終選擇的方案進行了結(jié)構(gòu)分析,并對關(guān)鍵部位進行了靜力學(xué)分析,考慮在壁面的移動情況,對機器人的步態(tài)做出了規(guī)劃,并分析了機器人在行走時的穩(wěn)定裕度問題。其次,對4SRRR足式爬壁機器人單腿分支及整體進行了運動學(xué)分析,分析了滿足任務(wù)需求所需要的自由度數(shù)目,分析了單腿分支及整體在滿足任務(wù)要求所需要的工作空間。再次,分析了采用了拉格朗日平衡法分析了擺動腿在無沖擊時的動力學(xué)方程,并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對動力學(xué)進一步分析,介紹了冗余驅(qū)動的幾種控制策略,以及各自的優(yōu)缺點,設(shè)計了擺動腿在與工作環(huán)境發(fā)生能量交互時的阻抗控制算法,對足式爬壁機器人結(jié)合實際工作采用不同的控制策略的優(yōu)缺點進行了探討。最后基于機器人仿真工具Robotics Toolbo...

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：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 爬壁機器人研究現(xiàn)狀
    1.3 力柔順控制研究現(xiàn)狀
    1.4 課題研究內(nèi)容
第2章 4SRRR足式爬壁機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計及步態(tài)規(guī)劃
    2.1 引言
    2.2 總體構(gòu)架設(shè)計
        2.2.1 移動方式分析與選擇
        2.2.2 吸附裝置分析與選擇
        2.2.3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.3 四足爬壁機器人整體步態(tài)規(guī)劃
        2.3.1 步態(tài)相關(guān)定義的描述
        2.3.2 基本波動步態(tài)規(guī)劃
        2.3.3 穩(wěn)定裕度求解
    2.4 靜力學(xué)分析
        2.4.1 四足爬壁機器人不下滑靜力學(xué)分析
        2.4.2 四足爬壁機器人不后翻靜力學(xué)分析
    2.5 有限元分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 4SRRR足式爬壁機器人運動學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 空間機構(gòu)的運動副表示
    3.3 4SRRR足式爬壁機器人自由度分析
    3.4 4SRRR單腿分支運動學(xué)分析
        3.4.1 單腿分支正運動學(xué)求解
        3.4.2 單腿分支逆運動學(xué)求解
    3.5 4SRRR機構(gòu)運動學(xué)分析
    3.6 工作空間求解
        3.6.1 單腿分支工作空間求解
        3.6.2 動平臺位置工作空間求解
    3.7 本章小結(jié)
第4章 4SRRR足式爬壁機器人控制策略研究
    4.1 引言
    4.2 4SRRR足式爬壁機器人整體控制策略分析
    4.3 擺動腿動力學(xué)分析
        4.3.1 拉格朗日平衡法動力學(xué)分析
        4.3.2 基于MATLAB的 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)分析
    4.4 擺動腿柔順性控制策略研究
        4.4.1 擺動腿未碰撞時控制策略研究
        4.4.2 擺動腿碰撞時控制策略研究
    4.5 支撐腿控制策略研究
    4.6 本章小結(jié)
第5章 4SRRR足式爬壁機器人仿真驗證與樣機研制
    5.1 引言
    5.2 基于MATLAB Robotics Toolbox工具箱的仿真驗證
        5.2.1 Robotics Toolbox操作介紹
        5.2.2 基于Robotics Toolbox工具箱單腿分支運動學(xué)仿真驗證
    5.3 4SRRR足式爬壁機器人樣機研制及選型
    5.4 擺動腿柔順性控制實驗驗證
    5.5 支撐腿冗余驅(qū)動實驗驗證
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
附錄
    單腿分支位置工作空間求解程序
    位置工作空間求解程序
    阻抗控制軌跡生成程序
    阻抗控制程序
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號：3930419