蛇形機(jī)器人水下運(yùn)動(dòng)仿真及控制的研究.pdf

1、蛇形機(jī)器人借助于生物蛇幾百萬(wàn)年自然進(jìn)化形成的外在身體結(jié)構(gòu)，對(duì)于適應(yīng)復(fù)雜非結(jié)構(gòu)環(huán)境具有天然的優(yōu)勢(shì)。但蛇形機(jī)器人獨(dú)特的的身體結(jié)構(gòu)帶來(lái)更大的靈活性和運(yùn)動(dòng)空間的同時(shí)，也為設(shè)計(jì)蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制模型提出了巨大挑戰(zhàn)。
　　和陸地蛇形機(jī)器人相比，由于水下環(huán)境的高度復(fù)雜性以及水下通信延遲的影響，使得對(duì)于蛇形機(jī)器人控制模型的設(shè)計(jì)、模型參數(shù)的優(yōu)化更具難度。由于在沒(méi)有完全了解步態(tài)特性的情況下，不能直接將機(jī)器人控制模型用于樣機(jī)的水下實(shí)驗(yàn)，因此，如何實(shí)現(xiàn)

2、在水環(huán)境下高效、高機(jī)動(dòng)性控制蛇形機(jī)器人是水下蛇形機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)，本文針對(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展了如下研究：
　　1、對(duì)蛇形機(jī)器人水下運(yùn)動(dòng)受力進(jìn)行理論分析。
　　根據(jù)蛇形機(jī)器人多關(guān)節(jié)超冗余和模塊化的特點(diǎn)，分析水下運(yùn)動(dòng)機(jī)器人與水的交互作用，基于多剛體動(dòng)力學(xué)建模的方法建立機(jī)器人水下運(yùn)動(dòng)模型。
　　2、建立水下運(yùn)動(dòng)的仿真分析系統(tǒng)。
　　基于蛇形機(jī)器人的物理樣機(jī)的實(shí)際參數(shù)建立能準(zhǔn)確模擬水下平面運(yùn)動(dòng)和空間運(yùn)動(dòng)的虛擬樣機(jī)模型。

3、
　　3、仿真分析典型運(yùn)動(dòng)的性能，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　根據(jù)水下蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，分析蜿蜒運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)和上浮下潛的運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，建立蛇形機(jī)器人水下平面運(yùn)動(dòng)和空間運(yùn)動(dòng)控制的數(shù)學(xué)模型。并在仿真分析系統(tǒng)中對(duì)控制模型進(jìn)行仿真，分析控制參數(shù)與運(yùn)動(dòng)性能之間的關(guān)系；以速度為目標(biāo)，以機(jī)器人樣機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)為約束，優(yōu)化蜿蜒運(yùn)動(dòng)控制模型。最后，通過(guò)仿真分析系統(tǒng)將驗(yàn)證和優(yōu)化的控制模型移植到機(jī)器人上進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　綜上，本文