為模仿生物界中爬行動(dòng)物卓越的攀爬能力,本文面向軟體機(jī)器人優(yōu)異的體質(zhì)、結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、控制等性能,研究軟體攀爬機(jī)器人相關(guān)的理論與技術(shù)問(wèn)題。圍繞仿尺蠖軟體攀爬機(jī)器人的兩大核心問(wèn)題:軀體驅(qū)動(dòng)和末端附著,本文從局部的設(shè)計(jì)制備和理論分析到整機(jī)的攀爬實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的探索和研究,其主要內(nèi)容和取得的成果如下:1.為掌握軟體驅(qū)動(dòng)器的性能,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行范化、建模和對(duì)比分析。模仿細(xì)長(zhǎng)軟體生物優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特征,提出軀體的理想結(jié)構(gòu)范型。根據(jù)所提出的結(jié)構(gòu)范型,建立一般的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并推導(dǎo)機(jī)器人對(duì)任意曲線形態(tài)復(fù)現(xiàn)的映射算法,以及分析各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)形態(tài)復(fù)現(xiàn)的影響。就當(dāng)前較常見的四種氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器構(gòu)型:單腔、外分多腔、內(nèi)分多腔和三通全向,通過(guò)詳細(xì)分析各自的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和制備,結(jié)合有限元仿真分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果,得出外分多腔結(jié)構(gòu)為當(dāng)中性能最優(yōu)的一種結(jié)構(gòu)。以上軟體驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)范型和結(jié)構(gòu)對(duì)比,可用于指導(dǎo)軟體攀爬機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)、建模和分析。2.為解決機(jī)器人爬行過(guò)程中因重力或外力載荷造成本體出現(xiàn)非期望的被動(dòng)變形問(wèn)題,如軀體往彎曲平面以外折彎。本文采用一種剛?cè)彳浗Y(jié)合的設(shè)計(jì)方法,在普通驅(qū)動(dòng)器中加入了各向異性的約束材料或結(jié)構(gòu),以抑制異... 

【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 仿生對(duì)象
    1.3 軟體驅(qū)動(dòng)器的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 運(yùn)動(dòng)形式
        1.3.2 驅(qū)動(dòng)方式
    1.4 軟體末端執(zhí)行器的研究現(xiàn)狀
    1.5 軟體爬行機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.5.1 爬行環(huán)境
        1.5.2 爬行機(jī)理
    1.6 課題來(lái)源和主要研究?jī)?nèi)容
第二章 軟體驅(qū)動(dòng)器建模、結(jié)構(gòu)分析與實(shí)現(xiàn)
    2.1 引言
    2.2 軀體的理想結(jié)構(gòu)范型
        2.2.1 結(jié)構(gòu)范型
        2.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)
        2.2.3 形態(tài)復(fù)現(xiàn)與相似性
        2.2.4 性能仿真分析
    2.3 典型氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的對(duì)比分析
        2.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.3.2 仿真與實(shí)驗(yàn)分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 剛軟耦合軀體的平面性設(shè)計(jì)
    3.1 動(dòng)機(jī)與需求
    3.2 平面彎曲驅(qū)動(dòng)器
    3.3 平面性能測(cè)試
        3.3.1 平面與非平面
        3.3.2 平面彎曲運(yùn)動(dòng)
        3.3.3 彎曲擺力
    3.4 本章小結(jié)
第四章 軟體抓夾器設(shè)計(jì)及其建模與分析
    4.1 引言
    4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模
        4.2.1 仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.2 結(jié)構(gòu)建模
    4.3 夾持適應(yīng)性與形封閉
        4.3.1 抓夾過(guò)程
        4.3.2 夾持分類及形封閉
    4.4 夾持穩(wěn)定性
        4.4.1 夾持力平衡
        4.4.2 力平衡評(píng)估
    4.5 仿真與實(shí)驗(yàn)
        4.5.1 性能測(cè)定
        4.5.2 夾持多樣性
        4.5.3 夾持質(zhì)量評(píng)估Ⅰ:球體
        4.5.4 夾持質(zhì)量評(píng)估Ⅱ:圓柱體
    4.6 本章小結(jié)
第五章 軟體攀爬機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)分析
    5.1 引言
    5.2 平面"Ω”軀體
        5.2.1 “Ω”軀體的仿生建模
        5.2.2 綜合設(shè)計(jì)
    5.3 內(nèi)膨脹夾持末端
    5.4 整機(jī)攀爬策略與分析
        5.4.1 基本攀爬步態(tài)
        5.4.2 重力平衡與校核
    5.5 實(shí)驗(yàn)研究
        5.5.1 S-Climbot原型機(jī)系統(tǒng)
        5.5.2 機(jī)體性能
        5.5.3 攀爬實(shí)驗(yàn)
    5.6 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與取得的學(xué)術(shù)成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]輻射對(duì)稱仿生柔體機(jī)器人協(xié)同推進(jìn)機(jī)理及實(shí)現(xiàn)技術(shù)[D]. 毛世鑫.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3681008