欠驅(qū)動(dòng)蛇形機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的進(jìn)步。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展非常迅猛，各種各樣的機(jī)器人紛紛面世，而且得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在的機(jī)器人已從傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單代替人類繁重和簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)中走出來(lái)，越來(lái)越接近“人”的概念。已開始向星際探索、軍事偵察、地下管道的疏通、疾病治療、搶險(xiǎn)救災(zāi)等非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的自主作業(yè)方面發(fā)展。
　　 正是這一研究方向的轉(zhuǎn)變，人們開始了仿生機(jī)器人的研究，因此首先誕生了步行機(jī)器人。步行雖然有很強(qiáng)的適應(yīng)能力并且還有橫向運(yùn)動(dòng)的能力，但其較低

2、的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性是其致命的缺點(diǎn)。這個(gè)時(shí)候人們開始把目光投向自然界中無(wú)肢運(yùn)動(dòng)的動(dòng)物，因?yàn)檫@種運(yùn)動(dòng)方式有著良好地面適應(yīng)能力和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，仿蛇形機(jī)器人就在這種背景下誕生了。
　　 本學(xué)位論文為了精簡(jiǎn)蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，減輕重量，提高效率降低能耗，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的基礎(chǔ)上，依據(jù)摩擦盤運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)和欠驅(qū)動(dòng)理論設(shè)計(jì)出了一種新的適合于蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式。依據(jù)模塊化的設(shè)計(jì)思想完成了蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并建立了相應(yīng)零件的三維模型。

3、
　　 接著在摩擦盤運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上完成了欠驅(qū)動(dòng)蛇形機(jī)器人模塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了非完整性證明和可控性分析，從能量和控制兩個(gè)角度確定了該欠驅(qū)動(dòng)蛇形機(jī)器人模塊的合理的關(guān)節(jié)數(shù)，之后通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的準(zhǔn)確性和可控性。
　　 然后對(duì)欠驅(qū)動(dòng)蛇形機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合Hirose教授提出的Serpenoid曲線對(duì)其進(jìn)行了蜿蜒運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)劃，之后通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了該模型可以按照規(guī)劃