一種新型用于搜救的連續(xù)體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真.pdf

1、針對(duì)近年來我國多發(fā)的地震、泥石流、滑坡、洪水等重大災(zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)急救援裝備的需求,本文提出一種能夠在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)采集救援信息的機(jī)器人——連續(xù)體搜救機(jī)器人。本機(jī)器人需具有優(yōu)良的彎曲性能,以適應(yīng)災(zāi)難造成的有眾多障礙物、工作空間狹小的非結(jié)構(gòu)環(huán)境,即可以根據(jù)路面的不同現(xiàn)狀通過自身機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)改變運(yùn)動(dòng)模式和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)來適用于多種復(fù)雜路面環(huán)境,另外其還可以搭載多種救援功能模塊,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)指揮終端間的信息共享。本文的主要?jiǎng)?chuàng)造性工作包括:
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2、.基于仿生學(xué)原理,確定了連續(xù)體搜救機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案。為了使得本機(jī)器人適應(yīng)災(zāi)后的非結(jié)構(gòu)環(huán)境,采用彈簧作為機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu),整個(gè)機(jī)器人由兩個(gè)關(guān)節(jié)段組成,每段可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)彎曲自由度,通過六根驅(qū)動(dòng)線的協(xié)調(diào)控制來改變整個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài),以適應(yīng)災(zāi)后的復(fù)雜環(huán)境。
　　2.采用了一種新的連續(xù)體搜救機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法。由于連續(xù)體搜救機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法不再適用。針對(duì)本連續(xù)體機(jī)器人的彎曲運(yùn)動(dòng),采用旋量理論和指數(shù)積方法來建立本機(jī)器人

3、的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。而且基于這種方法對(duì)于逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解可以直接借鑒逆解子問題,來簡(jiǎn)化逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析。另外為了避免這種旋量法的重復(fù)計(jì)算,本文在Matlab的Guide環(huán)境中建立了簡(jiǎn)單的計(jì)算界面。
　　3.建立了連續(xù)體搜救機(jī)器人的剛?cè)峄旌螦DAMS虛擬樣機(jī)模型。根據(jù)對(duì)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)彈簧柔性化的要求,在ANSYS中對(duì)剛性彈簧模型進(jìn)行網(wǎng)格化處理,最后再將柔性化后的彈簧與其他結(jié)構(gòu)在ADAMS中裝配起來即可得到本機(jī)器人的剛?cè)峄旌夏Ｐ?通過對(duì)其設(shè)置合