模塊化仿蛇機(jī)器人多關(guān)節(jié)、超冗余自由度的特性使其能夠根據(jù)環(huán)境變化靈活改變相應(yīng)運(yùn)動形式,具有極強(qiáng)的地形適應(yīng)能力。將此類機(jī)器人應(yīng)用于災(zāi)害搜救、軍事偵察、管道巡檢等領(lǐng)域,將極大提高機(jī)器人在以上復(fù)雜、受限、非結(jié)構(gòu)環(huán)境中的工作效率。目前國內(nèi)外對仿蛇機(jī)器人的研究主要停留在對生物蛇身體結(jié)構(gòu)以及少數(shù)幾種蛇類運(yùn)動步態(tài)的模仿,機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的局限與運(yùn)動控制方法研究的不完善使其環(huán)境適應(yīng)能力與運(yùn)動效率難以提高。因此,本文重點(diǎn)研究針對模塊化仿蛇機(jī)器人的建模與運(yùn)動控制方法,以期改善仿蛇機(jī)器人的運(yùn)動性能與智能化程度。本文的主要研究內(nèi)容包括:1、基于旋量理論的仿蛇機(jī)器人運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)建模。在對生物蛇運(yùn)動機(jī)理分析的基礎(chǔ)上,研究模塊化仿生并聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)�；谛坷碚摲治龇律⒙�(lián)關(guān)節(jié)運(yùn)動性能,確定機(jī)構(gòu)約束條件與自由度。運(yùn)用輔助旋量與李代數(shù),研究并聯(lián)關(guān)節(jié)速度與加速度求解方法。運(yùn)用等效機(jī)構(gòu)法結(jié)合完整約束,研究蜿蜒步態(tài)下仿蛇機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動狀態(tài)與整體位姿之間的關(guān)系,建立相應(yīng)運(yùn)動學(xué)模型。通過建立仿蛇機(jī)器人的力與力矩平衡方程,研究其關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩與運(yùn)動狀態(tài)之間的關(guān)系,建立對應(yīng)動力學(xué)模型,為路徑跟蹤控制提供理論支撐;2、基于近似動態(tài)規(guī)劃的仿蛇... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１仿蛇機(jī)器人Ｍａｍｂａ

?北京化工大學(xué)博士學(xué)位論文???ＵＨＨｉ??（ａ）?（ｂ）??圖１－２仿蛇機(jī)器人ＡＣＭ－Ｒ４．１。（ａ）整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，（ｂ）單個模塊設(shè)計(jì)??Ｆｉｇ．?１?－２?Ｓｎａｋｅ?ｒｏｂｏｔ?ＡＣＭ－Ｒ４．１．?（ａ）?Ｍａｉｎ?ｂｏｄｙ?ｄｅｓｉｇｎ，?（ｂ）?Ｓｉｎｇｌｅ?ｍｏｄｕｌｅ?ｄｅｓｉｇｎ??Ｌｕｏ等設(shè)計(jì)出一種具有雙向彎曲能力的流體彈性驅(qū)動器，并將其應(yīng)用在仿蛇機(jī)??器人的驅(qū)動上，如圖１－３。該彈性驅(qū)動器操作穩(wěn)定性好，在較高壓力輸入時能保證驅(qū)??動器的安全性且響應(yīng)靈敏，特別適用于仿蛇機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動步態(tài)。Ｍａｒｃｈｅｓｅ等［１８］提出??一種柔性連續(xù)體仿蛇機(jī)器人，如圖１－３所示。與剛性結(jié)構(gòu)相比，這種柔性結(jié)構(gòu)提升了??機(jī)構(gòu)的自由度與柔順運(yùn)動性能，在受限環(huán)境中能夠完成更加復(fù)雜多樣化的任務(wù)。同時，??由于其內(nèi)在結(jié)構(gòu)使用的是柔性材料，使得該機(jī)器人能夠在作業(yè)過程中不對周圍環(huán)境或??自身造成損傷。??ＭＭＩ?ｉ??（ａ）??４??

?第１章緒論???（ｂ）??圖１－３氣動仿蛇機(jī)器人。（ａ）使用彈性驅(qū)動器的仿蛇機(jī)器人，（ｂ）柔性連續(xù)體仿蛇機(jī)器人??Ｆｉｇ．１－３?Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ?Ｓｎａｋｅ?ｒｏｂｏｔｓ，?（ａ）?Ｆｌｕｉｄｉｃ?Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ?Ａｃｔｕａｔｏｒｓ?ｆｏｒ?ｓｎａｋｅ?ｒｏｂｏｔｓ，?（ｂ）?Ｓｏｆｔ?ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ??ｓｎａｋｅ?ｒｏｂｏｔ??Ｌｉ等Ｍ基于協(xié)同進(jìn)化框架，提出了一種具有自重構(gòu)功能的仿蛇機(jī)器人Ｓａｍｂｏｔ。??如圖丨－４所示，該機(jī)器人由多個獨(dú)立的模塊化機(jī)器人組合而成，各個機(jī)器人能夠進(jìn)行??單獨(dú)控制，通過調(diào)整多個模塊化機(jī)器人的組合方式，改變其整體構(gòu)造以適應(yīng)多種不同??地形。Ｉｔｏ等［２ｆｆｌ提出一種能夠在搜救任務(wù)中半自主工作的仿蛇機(jī)器人，如圖１－５所示。??通過將多個具有履帶結(jié)構(gòu)的模塊相互連接，使得該機(jī)器人具有跨越樓梯、溝壑等障礙??物的能力。同時，其相對較窄的身體結(jié)構(gòu)使得其能夠自如進(jìn)出狹窄空間。??：ｆ｛＾＂＇＇?通??ｉｉｉ?Ｉ?Ｂ：??ｚＰｉＢＩ?Ｂｓ：??ｍｍ?ｊ??（ａ）?（ｂ）??圖１－４仿蛇機(jī)器人Ｓａｍｂｏｔ。（ａ）繩式形態(tài)，（ｂ）輪式形態(tài)??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｎａｋｅ?ｒｏｂｏｔ?Ｓａｍｂｏｔ．?（ａ）?Ｒｏｐｅ?ｆｏｒｍ，?（ｂ）?Ｗｈｅｅｌ?ｆｏｒｍ??５??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3591193