仿生拱泥機器人虛擬樣機關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、仿生拱泥機器人是以潛水員攻打千斤洞的危險作業(yè)為背景提出的一種水下特種機器人。目前拱泥機器人實驗樣機與工程用機的工作環(huán)境不同，所要研究的目的也不盡相同，在全面總結(jié)拱泥機器人最新研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合教育部科學(xué)研究技術(shù)重點項目“拱泥機器人環(huán)境力場建模方法與仿真機理研究”、黑龍江省普通高等學(xué)校新世紀(jì)優(yōu)秀人才培養(yǎng)計劃項目“多體系統(tǒng)建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)研究”、黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)計劃項目“拱泥機器人虛擬樣機技術(shù)研究”，對仿生拱泥機器人虛擬樣機關(guān)鍵

2、技術(shù)展開了深入研究和創(chuàng)新設(shè)計。主要研究內(nèi)容如下：
　　通過查閱國內(nèi)外大量文獻資料，首先敘述了仿生拱泥機器人的研究現(xiàn)狀以及在研究過程中存在的不足。通過分析機器人的作業(yè)要求，借鑒和吸收已有的技術(shù)和方法，提出本文的設(shè)計方案。該方案由液壓系統(tǒng)、支撐關(guān)節(jié)、轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)和拱泥頭組成。通過支撐關(guān)節(jié)、轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)、拱泥頭的交替運動實現(xiàn)蠕動運動。基于參數(shù)化設(shè)計思想，對拱泥機器人進行參數(shù)化設(shè)計，將結(jié)構(gòu)尺寸與環(huán)境力場模型參數(shù)有機結(jié)合，建立拱泥機器人的參數(shù)數(shù)據(jù)庫

3、。
　　基于仿生拱泥機器人結(jié)構(gòu)尺寸，采用 Lagrange建模方法，建立仿生拱泥機器人的動力學(xué)模型，并利用MATLAB對其和3-UPS并聯(lián)機構(gòu)工作空間進行仿真分析，得出驅(qū)動力與力矩的變化曲線，為機械本體結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。利用有限元力學(xué)分析軟件ABAQUS建立土壤環(huán)境力場模型，并對拱泥機器人的關(guān)鍵部件即膨脹機構(gòu)與土壤環(huán)境力場模型的相互作用進行仿真分析，分析結(jié)果為液壓系統(tǒng)設(shè)計及其虛擬仿真設(shè)計提供參考。
　　利用Pro/E建立仿生

4、拱泥機器人本體結(jié)構(gòu)的幾何模型，應(yīng)用 Mechanism/Pro模塊將幾何模型導(dǎo)入 ADAMS，建立仿真模型。通過理論計算，選出相應(yīng)的液壓元件以及參數(shù)，建立仿生拱泥機器人的液壓系統(tǒng)。利用ADAMS中Hydraulic模塊建立仿生拱泥機器人的仿真液壓系統(tǒng)。基于虛擬樣機技術(shù)對環(huán)境力場模型進行仿真模擬。建立由仿真液壓系統(tǒng)、仿真環(huán)境力場模型和仿真模型組成的仿生拱泥機器人的虛擬樣機模型，并對其進行仿真研究。仿真研究結(jié)果可以驗證仿生拱泥機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計