水黽能夠在水面上飛快地滑行、跳躍,具有能耗低、效率高、對水面的破壞小、噪聲低等特點,吸引了國內(nèi)外越來越多的學(xué)者開展理論相關(guān)研究,并設(shè)計了多款仿水黽水面運動機器人。生物研究表明,生物水黽劃水時,驅(qū)動腿能夠順應(yīng)水面產(chǎn)生柔性變形,有效提高其運動性能和運動穩(wěn)定性。但當前的仿水黽機器人樣機普遍采用剛性驅(qū)動腿,忽略了生物水黽驅(qū)動腿柔性特點,此外對生物水黽柔性驅(qū)動腿劃水變形和受力的理論研究還未見相關(guān)報道。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金“仿水黽水面滑跳復(fù)合運動機器人及其水動力學(xué)研究”,針對基于柔性驅(qū)動腿的仿水黽水面劃行機器人及其相關(guān)領(lǐng)域展開研究。首先,針對當前仿水黽柔性驅(qū)動腿劃水變形、受力相關(guān)理論缺乏的問題,基于微單元懸臂梁理論建立柔性驅(qū)動腿劃水變形、受力模型,并據(jù)此分析彈性模量、幾何形狀、劃水速度和劃水深度等參數(shù)對柔性驅(qū)動腿劃水受力、變形及做功的影響。為后續(xù)柔性驅(qū)動腿劃水受力實驗和仿水黽機器人設(shè)計提供參考。其次,開展柔性驅(qū)動腿水面劃水運動實驗分析。基于杠桿原理搭建柔性驅(qū)動腿劃水受力測量平臺,實現(xiàn)柔性驅(qū)動腿劃水過程受力的實驗測定,驗證柔性驅(qū)動腿劃水模型的有效性;通過開展柔性驅(qū)動腿不同參數(shù)劃水實驗,獲得了不同材...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1生物水黽

圖1-1生物水黽成年水黽體長約2cm，重0.01g年水黽腿部各關(guān)節(jié)尺，此外當水黽的長度分別約為2.5mm、7mm和參考生物水黽本身腿部的尺寸，尺及運動所需的力。表1-1典型成年

圖1-4水黽漂浮狀態(tài)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文撐力的作用，結(jié)果表示水黽支撐腿幾個關(guān)節(jié)處的彎曲變形能夠有效提高支撐，認為這部分作用甚至比超疏水性的作用更大。2015年，JianlinLiu等[6]再次行實驗，證明了柔性支撐腿能夠很大程度上提高水黽的支撐力。由此可知，黽作為一種水面生物存在，仰....

圖1-5支撐腿變形[9]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文撐力的作用，結(jié)果表示水黽支撐腿幾個關(guān)節(jié)處的彎曲變形能夠有效提高支撐，認為這部分作用甚至比超疏水性的作用更大。2015年，JianlinLiu等[6]再次行實驗，證明了柔性支撐腿能夠很大程度上提高水黽的支撐力。由此可知，黽作為一種水面生物存在，仰....

圖1-6水黽運動過程

圖1-4水黽漂浮狀態(tài)圖1-5支撐腿變形[9]1.2.4水黽運動特點水黽在水面上運動分為兩種：一種是水面滑動，一種是水面跳躍。圖1-6中a為水面滑動，b為水面跳躍，c為水面跳躍的俯視視角[23,41]。其中水面滑動通過中腿以橢圓形軌跡快速向后劃過水面，獲得驅(qū)動....

本文編號：4016923