仿水黽機器人建模及運動特性研究.pdf

1、水黽是水生半翅目類昆蟲,依靠水的表面張力在水面上滑行和跳躍。通過模仿水黽結構以及其在水面上的運動方式,研制出可以代替人類從事惡劣環(huán)境下工作的仿水黽機器人,具有重要的實際應用價值。水黽原型依靠水的張力支撐身體停留在水面上,由于張力型仿水黽機器人很難攜帶負載完成遠程作業(yè)任務。本文研究一種由電機、微型舵機驅動,依靠水的浮力支撐機體漂浮在水面的仿水黽機器人,主要研究內(nèi)容如下:
　　1.構建利用電機驅動的微小型仿水黽機器人模型,利用曲柄搖桿

2、機構、平行四邊形機構串聯(lián)構成仿水黽機器人驅動機構,模仿水黽中腿完成入水、劃水、抬腿、回腿的運動過程,從而驅動機器人向前運動。建立該機器人驅動機構的運動學、動力學性能關系表達式,并用Adams軟件對機器人驅動機構進行運動學仿真分析。
　　2.利用Fluent軟件對影響劃水腿劃水性能的幾個主要參數(shù)如形狀、尺寸進行變尺度研究,利用動網(wǎng)格更新流場區(qū)域并對劃水腿速度分布及受力做仿真分析預報,優(yōu)選一種受水驅動力較大,劃水效率較高的劃水腿,以提

3、高機器人劃水效率和水面移動速度。
　　3.進行仿水黽機器人水面運動特性仿真研究。通過開發(fā)基于ADAMS-MATLAB的仿水黽機器人聯(lián)合仿真平臺,以較準確預測不同電機轉速下機器人水面運動情況,為獲得具有較優(yōu)劃水運動性能的仿水黽機器人設計提供必要理論依據(jù)。
　　4.在進行了上述研究之后制作仿水黽機器人樣機。在實驗室條件下研究在不同電機轉速、采用不同尺寸、形狀劃水腿情況下,機器人在水面的移動速度,并與仿真結果進行比較,驗證理論分析